DE212014000209U1

DE212014000209U1 - Einachsenaktuator

Info

Publication number: DE212014000209U1
Application number: DE212014000209.5U
Authority: DE
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2024-10-23
Also published as: JPWO2015064444A1; WO2015064444A1

Abstract

Einachsenaktuator, umfassend: eine Führungsschiene mit einem U-förmigen Querschnitt rechtwinklig zu ihrer Längsrichtung; einen Schlitten, der in einer U-förmigen Ausnehmung innerhalb der Führungsschiene angeordnet ist; eine Mehrzahl von Wälzkörpern, die zwischen der Führungsschiene und dem Schlitten angeordnet sind; eine innerhalb des Schlittens parallel zu der Führungsschiene ausgebildete Mutter; eine die Mutter durchsetzende Spindel; und eine Mehrzahl von Kugeln, die in einer Laufbahn angeordnet sind, welche durch eine Spiralnut in der Mutter und eine Spiralnut in der Spindel ausgebildet ist, wobei die Führungsschiene Abrollflächen aufweist, die Abrollkanäle für die Wälzkörper an Innenseitenflächen bilden, welche den entsprechenden Seitenflächen des Schlittens gegenüberliegen, wobei der Schlitten Abrollflächen, welche die Abrollkanäle zusammen mit den gegenüberliegenden Abrollflächen der Führungsschiene bilden, Rücklaufkanäle für die Wälzkörper und Umkehrwege zum Verbinden der Rücklaufkanäle mit den Abrollkanälen enthält, und die Wälzkörper innerhalb von Umlaufwegen angeordnet sind, die durch die Abrollkanäle, die Rücklaufkanäle und die Umkehrwege gebildet werden, ein Kugelrücklaufweg zum Zurückführen der Kugeln aus einem Endpunkt der Laufbahn zu deren Startpunkt durch ein Durchgangsloch gebildet wird, welches den Schlitten in Längsrichtung der Spindel durchsetzt, und Umlaufkomponenten mit jeweils einem Umkehrweg, der mit dem Durchgangsloch verbunden ist, an beiden Endabschnitten des Schlittens in Längsrichtung der Spindel angeordnet sind, und wobei eine Drehkraft der Spindel über die Kugeln durch Drehung der Spindel auf die Mutter übertragen wird, und die Wälzkörper innerhalb der Umlaufwege zirkulieren, während die Wälzkörper in den Abrollkanälen in einem Lastzustand abrollen, damit der Schlitten entlang der Führungsschiene bewegbar ist.A single axis actuator comprising: a guide rail having a U-shaped cross section perpendicular to its longitudinal direction; a carriage disposed in a U-shaped recess within the guide rail; a plurality of rolling elements, which are arranged between the guide rail and the carriage; a nut formed within the carriage parallel to the guide rail; a spindle passing through the nut; and a plurality of balls disposed in a raceway formed by a spiral groove in the nut and a spiral groove in the spindle, the guide rail having rolling surfaces forming rolling-off rolling passages on inner side surfaces corresponding to the respective side surfaces of the carriage wherein the carriage includes rolling surfaces forming the rolling channels together with the opposed rolling surfaces of the guide rail, return paths for the rolling elements and return paths for connecting the return channels to the rolling channels, and the rolling elements are arranged within circulation paths passing through the rolling channels, the return channels and the return paths are formed, a ball return path for returning the balls from an end point of the raceway to its starting point is formed by a through hole penetrating the carriage in the longitudinal direction of the spindle, and circulating component each having a return path connected to the through hole, are arranged at both end portions of the carriage in the longitudinal direction of the spindle, and wherein a rotational force of the spindle is transmitted via the balls by rotation of the spindle to the nut, and the rolling elements within the circulation paths circulate while the rolling elements roll in the unwinding channels in a load state, so that the carriage is movable along the guide rail.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einachsenaktuator.The present invention relates to a single-axis actuator.

Stand der TechnikState of the art

Ein Einachsenaktuator, in welchem ein Kugelgewindetrieb und ein Linearführungsmechanismus kombiniert sind, besitzt eine Führungsschiene mit U-förmigem Querschnitt rechtwinklig zu ihrer Längsrichtung, einen innerhalb einer U-förmigen Ausnehmung der Führungsschiene angeordneten Schlitten und mehrere Wälzkörper, die zwischen der Führungsschiene und dem Schlitten angeordnet sind. Innerhalb des Schlittens ist eine Mutter parallel zu der Führungsschiene ausgebildet, und in einer Laufbahn, die gebildet wird durch eine Spiralnut innerhalb der Mutter und einer Spiralnut in einer Gewindespindel, welche die Mutter durchsetzt, sind mehrere Kugeln angeordnet.A one-axis actuator in which a ball screw and a linear guide mechanism are combined has a guide rail with a U-shaped cross section perpendicular to its longitudinal direction, a carriage disposed within a U-shaped recess of the guide rail, and a plurality of rolling elements interposed between the guide rail and the carriage , Within the carriage, a nut is formed parallel to the guide rail, and a plurality of balls are arranged in a raceway formed by a spiral groove within the nut and a spiral groove in a threaded spindle passing through the nut.

Die Führungsschiene besitzt eine Abrollfläche, die einen Abrollkanal für die Wälzkörper an einer Innenfläche gegenüber jeder Seitenfläche des Schlittens bildet. Der Schlitten besitzt eine Abrollfläche, die den Abrollkanal gegenüber der Abrollfläche der Führungsschiene bildet, ferner einen Rücklaufkanal für die Wälzkörper und einen Umkehrweg, der den Rücklaufkanal mit dem Abrollkanal verbindet. Die Wälzkörper sind in einem Umlaufweg angeordnet, der durch den Abrollkanal, den Rücklaufkanal und den Umkehrweg gebildet wird. Der Einachsenaktuator besitzt außerdem eine Zirkulier- oder Umlaufkomponente zum Zurückführen der Kugeln von einem Endpunkt der Laufbahn zu deren Startpunkt.The guide rail has a rolling surface which forms a rolling channel for the rolling elements on an inner surface opposite to each side surface of the carriage. The carriage has a rolling surface, which forms the rolling channel with respect to the rolling surface of the guide rail, further comprising a return passage for the rolling elements and a return path, which connects the return passage to the rolling channel. The rolling elements are arranged in a circulation path, which is formed by the rolling channel, the return channel and the return path. The single-axis actuator also has a circulating component for returning the balls from an end point of the track to its starting point.

In dem Einachsenaktuator wird eine Drehkraft der Spindel über die Kugeln durch Drehen der Spindel auf die Mutter übertragen, wobei die Wälzkörper in dem Umlaufweg zirkulieren, während sie in dem Abrollkanal in einem belasteten Zustand abrollen, um eine Bewegung des Schlittens entlang der Führungsschiene zu bewirken.In the single-axis actuator, a rotational force of the spindle is transmitted to the nut via the balls by rotating the spindle, the rollers circulating in the circulation path while rolling in the rolling channel in a loaded state to cause the carriage to move along the guide rail.

Als herkömmliches Beispiel für einen solchen Einachsenaktuator beschreiben die Patentschrift 1 und die Patentschrift 2 jeweils einen Einachsenaktuator, in den Rollen als Wälzkörper eingebaut sind. Im Vergleich zu dem Einsatz von Kugeln lässt sich durch Verwendung der Rollen als Wälzkörper die Lastaufnahmefähigkeit und die Steifigkeit erhöhen, während ein geringeres Gewicht und eine zusätzliche Kompaktheit erreicht werden.As a conventional example of such a single-axis actuator, Patent Document 1 and Patent Document 2 each describe a single-axis actuator incorporating rollers as rolling elements. By using the rollers as rolling elements, load bearing capacity and rigidity can be increased, while lower weight and additional compactness can be achieved compared with the use of balls.

In dem in der Patentschrift 1 beschriebenen Einachsenaktuator ist ein Innengewindeteil innerhalb eines Lagerblocks, nämlich der Mutter innerhalb des Schlittens, durch Umspritzen (engl. „Insert Molding”) gebildet.In the single-axis actuator described in Patent Literature 1, a female threaded part inside a bearing block, namely the nut inside the carriage, is formed by insert molding.

Bei dem Einachsenaktuator nach der Patentschrift 2 besitzt der Einachsenaktuator, um ein geringes Gewicht und Kompaktheit bei niedrigen Kosten zu erreichen, eine DF-(Doppelseiten-)Kontaktstruktur, nämlich eine Struktur, bei der ein Schnittpunkt zwischen Lastwirkungslinien von Reihen von Rollen, die in Doppelreihenabrollkanälen an jeder Innenseitenfläche abrollen, im Inneren des Abrollkanals in Breitenrichtung gelegen ist, wobei gleichzeitig die Mutter direkt innerhalb des Schlittens gebildet ist.In the single-axis actuator of Patent Document 2, in order to achieve low weight and compactness at low cost, the single-axis actuator has a DF (double-sided) contact structure, namely, a structure in which an intersection between load lines of rows of rollers arranged in double-row rolling channels roll on each inner side surface, is located in the interior of the unwinding channel in the width direction, at the same time the nut is formed directly inside the carriage.

Bei dem herkömmlichen Einachsenaktuator ist ein Kugelrücklaufweg zum Zurückführen der Kugeln aus dem Endpunkt der Laufbahn zu deren Startpunkt durch Verwendung eines Zirkulier- oder Umlaufrohrs gebildet. Das heißt, es sind den Schlitten in einer Richtung rechtwinklig zu der Längsrichtung der Spindel durchsetzende Durchgangslöcher vorgesehen, in die Durchgangslöcher sind Schenkelabschnitte des Umlaufrohrs eingesetzt, und das Umlaufrohr ist an einer Oberseite oder einer Unterseite des Schlittens mit Hilfe von Befestigungsmetallstücken fixiert. Außerdem ist beim herkömmlichen Einachsenaktuator eine Fläche eines Außenumfangskreises der Spindel kleiner als 20% einer Fläche eines Schlittenquerschnitts, wobei der Querschnitt rechtwinklig zur Längsrichtung der Spindel verläuft.In the conventional single-axis actuator, a ball return path for returning the balls from the end point of the raceway to its starting point is formed by using a circulating pipe. That is, through-holes penetrating the carriage in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the spindle are provided, leg portions of the circulation pipe are inserted into the through-holes, and the circulation pipe is fixed to an upper side or a lower side of the carriage by means of fixing metal pieces. In addition, in the conventional single-axis actuator, a surface of an outer circumferential circle of the spindle is smaller than 20% of a surface of a carriage cross section, the cross section being perpendicular to the longitudinal direction of the spindle.

Druckschrift zum Stand der TechnikReference to the prior art

PatentschriftPatent

Patent document 1: Japanese Patent No. 3,431,354
Patent document 2: JP 2010-106934 A

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Durch die Erfindung zu lösende ProblemeProblems to be solved by the invention

Wenn in einem Einachsenaktuator ein Umlaufrohr von einer Unterseite eines Schlittens wegsteht, nachdem das Umlaufrohr an der Unterseite des Schlittens fixiert wurde, so kann das Umlaufrohr mit der Führungsschiene in Berührung treten, wenn nicht ein ausreichend großer Raum zwischen einer Bodenfläche der U-förmigen Führungsschiene und der Unterseite des Schlittens vorhanden ist.In a single-axis actuator, when a circulation pipe protrudes from a lower side of a carriage after the circulation pipe is fixed to the lower side of the carriage, the circulation pipe may come into contact with the guide rail unless there is a sufficiently large space between a bottom surface of the U-shaped guide rail and the underside of the carriage is present.

Wenn das Umlaufrohr an einer Oberseite des Schlittens vorgesehen ist, besteht die Notwendigkeit, an der Oberseite des Schlittens eine Vertiefung vorzusehen, in der das Umlaufrohr untergebracht wird, oder das Umlaufrohr steht von der Oberseite des Schlittens ab, und es muss ein Ausweichbereich für das Umlaufrohr auf der Seite eines Werkstücks vorgesehen werden, welches an dem Schlitten befestigt werden soll. Bei einem Verfahren zum Schaffen der Vertiefung an der Oberseite des Schlittens wird der Querschnitt des Schlittens rechtwinklig zu einer Längsrichtung der Spindel groß. Bei einem Verfahren zur Schaffung des Ausweichbereichs auf der Seite des Werkstücks erhöhen sich die Fertigungskosten.When the circulation pipe is provided at an upper side of the carriage, there is a need to provide a recess at the top of the carriage in which the circulation pipe is accommodated, or the circulation pipe protrudes from the top of the carriage, and there must be an evasion area for the circulation pipe be provided on the side of a workpiece which on the carriage should be attached. In a method for providing the recess at the top of the carriage, the cross section of the carriage becomes large perpendicular to a longitudinal direction of the spindle. A method of creating the evasion margin on the side of the workpiece increases the manufacturing cost.

Im Vergleich zu dem Einachsenaktuator, bei dem der Kugelrückführweg durch Verwendung des Umlaufrohrs gebildet ist, besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung in der Erreichung einer kleineren Querschnittsform für den Schlitten, wobei der Querschnitt rechtwinklig zur Längsrichtung der Spindel verläuft, bezogen auf den Fall gleicher Durchmesser der Außenumfangskreise der Spindeln, und in der Erzielung einer größeren Lastkapazität für den Fall, dass Abmessungen der Schlitten in Längsrichtung der Spindel identisch sind.Compared with the single-axis actuator in which the ball return path is formed by using the circulation pipe, the object of the present invention is to achieve a smaller cross-sectional shape for the carriage, the cross-section being perpendicular to the longitudinal direction of the spindle relative to the case of equal diameter Outer circumference circles of the spindles, and in the achievement of a larger load capacity in the event that dimensions of the carriage in the longitudinal direction of the spindle are identical.

Mittel zum Lösen des ProblemsMeans of solving the problem

Um das oben beschriebene Problem zu lösen, umfasst ein Einachsenaktuator gemäß der Erfindung:
eine Führungsschiene mit einem U-förmigen Querschnitt rechtwinklig zu ihrer Längsrichtung;
einen Schlitten, der in einer U-förmigen Ausnehmung innerhalb der Führungsschiene angeordnet ist;
eine Mehrzahl von Wälzkörpern, die zwischen der Führungsschiene und dem Schlitten angeordnet sind;
eine innerhalb des Schlittens parallel zu der Führungsschiene ausgebildete Mutter;
eine die Mutter durchsetzende Spindel; und
eine Mehrzahl von Kugeln, die in einer Laufbahn angeordnet sind, welche durch eine Spiralnut in der Mutter und eine Spiralnut in der Spindel gebildet wird,
wobei der Einachsenaktuator dadurch gekennzeichnet ist, dass
die Führungsschiene Abrollflächen aufweist, die Abrollkanäle für die Wälzkörper an Innenseitenflächen bilden, welche den entsprechenden Seitenflächen des Schlittens gegenüberliegen,
der Schlitten Abrollflächen, welche die Abrollkanäle zusammen mit den gegenüberliegenden Abrollflächen der Führungsschiene bilden, Rücklaufkanäle für die Wälzkörper und Umkehrwege zum Verbinden der Rücklaufkanäle mit den Abrollkanälen enthält, und die Wälzkörper innerhalb von Umlaufwegen angeordnet sind, die durch die Abrollkanäle, die Rücklaufkanäle und die Umkehrwege gebildet werden,
ein Kugelrücklaufweg zum Zurückführen der Kugeln aus einem Endpunkt der Laufbahn zu deren Startpunkt durch ein Durchgangsloch gebildet wird, welches den Schlitten in Längsrichtung der Spindel durchsetzt, und Umlaufkomponenten mit jeweils einem Umkehrweg, der mit dem Durchgangsloch verbunden ist, an beiden Endabschnitten des Schlittens in Längsrichtung der Spindel angeordnet sind, und
eine Drehkraft der Spindel über die Kugeln durch Drehung der Spindel auf die Mutter übertragen wird, und die Wälzkörper innerhalb der Umlaufwege zirkulieren, während die Wälzkörper in den Abrollkanälen in einem Lastzustand abrollen, damit der Schlitten entlang der Führungsschiene bewegbar ist.In order to solve the problem described above, a single-axis actuator according to the invention comprises:
a guide rail having a U-shaped cross section perpendicular to its longitudinal direction;
a carriage disposed in a U-shaped recess within the guide rail;
a plurality of rolling elements, which are arranged between the guide rail and the carriage;
a nut formed within the carriage parallel to the guide rail;
a spindle passing through the nut; and
a plurality of balls arranged in a raceway formed by a spiral groove in the nut and a spiral groove in the spindle,
wherein the Einachsenaktuator is characterized in that
the guide rail has rolling surfaces which form rolling channels for the rolling elements on inner side surfaces which lie opposite the corresponding side surfaces of the carriage,
the carriage rolling surfaces, which form the rolling channels together with the opposite rolling surfaces of the guide rail, return channels for the rolling elements and return paths for connecting the return channels to the rolling channels, and the rolling elements are arranged within circulating paths through the rolling channels, the return channels and the return paths be formed
a ball return path for returning the balls from an end point of the raceway to its starting point is formed by a through hole penetrating the carriage in the longitudinal direction of the spindle and revolving components each having a reversing path connected to the through hole at both end portions of the carriage in the longitudinal direction the spindle are arranged, and
a rotational force of the spindle is transmitted to the nut via the balls by rotation of the spindle, and the rolling elements circulate within the circulation paths, while the rolling elements roll in the rolling channels in a load state, so that the carriage is movable along the guide rail.

Bei dem Einachsenaktuator gemäß der Erfindung sind die Umlaufkomponenten zum Zurückführen der Kugeln von dem Endpunkt der Laufbahn zu deren Startpunkt an beiden Endabschnitten des Schlittens in Längsrichtung der Spindel vorgesehen. Daher wird eine vollständige Spiralnut innerhalb der Mutter in Längsrichtung der Spindel als Laufbahn für die Kugeln in einem Kugelgewindetrieb verwendet. Im Vergleich zu dem Fall, dass das Umlaufrohr als Umlaufkomponente verwendet wird, lässt sich die Lastkapazität vergrößern, wenn eine Abmessung des Schlittens in Längsrichtung der Spindel gemäß der Erfindung identisch mit derjenigen des Schlittens für den Fall des Umlaufrohrs ist. Wenn das Umlaufrohr als Umlaufkomponente eingesetzt wird, werden die beiden Endabschnitte der Spiralnut innerhalb der Mutter in Längsrichtung der Spindel nicht als Laufbahn für die Kugeln in dem Kugelgewindetrieb genutzt.In the single-axis actuator according to the invention, the circulating components for returning the balls from the end point of the track to its starting point are provided at both end portions of the carriage in the longitudinal direction of the spindle. Therefore, a complete spiral groove within the nut in the longitudinal direction of the spindle is used as a raceway for the balls in a ball screw. Compared with the case where the circulation pipe is used as a circulation component, the load capacity can be increased if a dimension of the carriage in the longitudinal direction of the spindle according to the invention is identical to that of the carriage in the case of the circulation pipe. When the circulation pipe is used as a circulation component, the two end portions of the spiral groove within the nut in the longitudinal direction of the spindle are not used as a raceway for the balls in the ball screw.

Bei dem Einachsenaktuator gemäß der Erfindung befindet sich die Umlaufkomponente weder an der Oberseite des Schlittens noch an dessen Unterseite. Deshalb wird die Form des Querschnitts des Schlittens rechtwinklig zu der Längsrichtung der Spindel durch die Umlaufkomponente nicht vergrößert. Damit lässt sich eine Fläche eines Außenumfangskreises der Spindel um 20% oder mehr in Bezug auf eine Querschnittsfläche des Schlittens rechtwinklig zu der Längsrichtung der Spindel vergrößern.In the single-axis actuator according to the invention, the circulating component is located neither at the top of the carriage nor at the bottom thereof. Therefore, the shape of the cross section of the carriage perpendicular to the longitudinal direction of the spindle is not increased by the circulating component. Thus, an area of an outer circumferential circle of the spindle can be increased by 20% or more with respect to a cross-sectional area of the carriage perpendicular to the longitudinal direction of the spindle.

Das heißt, dass sich der Einachsenaktuator gemäß der Erfindung derart konfigurieren lässt, dass eine Beziehung einer Fläche S₁ des Außenumfangskreises der Spindel und einer Fläche S₂ eines Querschnitts, der durch Schneiden des Schlittens entlang einer Seite rechtwinklig zur Längsrichtung der Spindel gebildet wird, die Bedingung S₁ ≥ 0,2S₂ erfüllt.That is, the one-axis actuator according to the invention can be configured such that a relationship of a surface S _{1 of} the outer circumference of the spindle and a surface S _{2 of} a cross section formed by cutting the carriage along a side perpendicular to the longitudinal direction of the spindle Condition S ₁ ≥ 0,2S ₂ fulfilled.

Der Einachsenaktuator gemäß der Erfindung lässt sich derart konfigurieren, dass die Wälzkörper Rollen sind, zwei Reihen von Abrollkanälen an jeder der Innenseitenflächen ausgebildet sind, und sich ein Schnittpunkt zwischen Lastwirkungslinien von Reihen der in den Abrollkanälen rollenden Rollen bei Betrachtung in Breitenrichtung innen bezüglich der Abrollkanäle befindet.The one-axis actuator according to the invention may be configured such that the rolling elements are rollers, two rows of unrolling channels are formed on each of the inner side surfaces, and an intersection point is between load lines of rows of rollers rolling in the unwinding channels when viewed in the widthwise direction with respect to the unwinding channels ,

Der Einachsenaktuator nach der vorliegenden Erfindung lässt sich so konfigurieren, dass er mindestens einen Umlaufkomponentenhaltedeckel an jedem der beiden Endabschnitte der Umlaufkomponente in Längsrichtung der Spindel aufweist. Damit lässt sich die Umlaufkomponente durch mindestens einen Umlaufkomponentenhaltedeckel fixieren, um eine Lockerheit und Vibration der Umlaufkomponente zu unterdrücken, wodurch der Einachsenaktuator mit hoher Qualität geschaffen werden kann. Darüber hinaus ist es wünschenswert, die Umlaufkomponente durch mehrere Umlaufkomponentenhaltedeckel zu fixieren, so dass die Umlaufkomponente auch gemeinsam mit einem Produkt eingesetzt werden kann, in welchem eine Steigung der Spindel unterschiedlich ist.The one-axis actuator according to the present invention can be configured to have at least one circulating component holding lid at each of both end portions of the circulating component in the longitudinal direction of the spindle. Thus, the circulating component can be fixed by at least one circulating component holding lid to suppress looseness and vibration of the circulating component, whereby the single-axis actuator can be provided with high quality. Moreover, it is desirable to fix the circulation component by a plurality of circulation component holding lids, so that the circulation component can also be used together with a product in which a pitch of the spindle is different.

Der Einachsenaktuator gemäß der Erfindung kann derart konfiguriert sein, dass der Umlaufkomponentenhaltedeckel aus einem metallischen Material oder einem Elastomermaterial gefertigt ist.The one-axis actuator according to the invention may be configured such that the recirculating component holding lid is made of a metallic material or an elastomeric material.

Der Einachsenaktuator gemäß der Erfindung kann derart konfiguriert sein, dass der Umlaufkomponentenhaltedeckel durch Formen von Polyolefinharz gebildet ist, wobei der Umlaufkomponentenhaltedeckel Schmiermittel in einem Anteil von 50 Gew.-% oder darüber enthält. Damit lässt sich dem Abrollkanal entsprechend einer kompakten Struktur das Schmiermittel zuführen. Anders ausgedrückt, kann das Schmiermittel direkt auf eine Metallkontaktfläche geleitet werden, um Verschleiß und Beschädigungen zu reduzieren. Um weiterhin das Schmiermittel wirksam einer Transferfläche im Inneren des Einachsenaktuators zuzuleiten, kann das Durchgangsloch an einer beliebigen Stelle des Umlaufkomponentenhaltedeckels vorgesehen sein, um einen Luftzirkulationsweg freizuhalten.The one-axis actuator according to the invention may be configured such that the circulation component holding lid is formed by molding polyolefin resin, and the circulation component holding lid contains lubricant in a proportion of 50% by weight or more. This allows the roll-off according to a compact structure to supply the lubricant. In other words, the lubricant may be passed directly to a metal contact surface to reduce wear and damage. Further, in order to effectively supply the lubricant to a transfer surface inside the one-axis actuator, the through hole may be provided at an arbitrary position of the circulation component holding lid to keep an air circulation path free.

Der Einachsenaktuator gemäß der Erfindung kann derart konfiguriert sein, dass der Umlaufkomponentenhaltedeckel aus einem Aluminiummaterial gefertigt ist. Wenn ein Umlaufkomponentenhaltedeckel, der nicht direkt eine große Belastung aufnimmt, aus einem Aluminiummaterial oder Kohlenstofffasern oder einem Kompositmaterial unter Einsatz der Kohlenstofffasern gefertigt ist, lässt sich durch Erreichen eines leichten Gewichts des Schlittens eine Motorbelastung verringern. Außerdem lässt sich der Haltedeckel mit geringem Kostenaufwand herstellen.The one-axis actuator according to the invention may be configured such that the circulation component holding lid is made of an aluminum material. When a recirculating component retaining cover that does not directly load a large load is made of an aluminum material or carbon fibers or a composite material using the carbon fibers, an engine load can be reduced by achieving a light weight of the carriage. In addition, the retaining cover can be produced at low cost.

Der Einachsenaktuator gemäß der Erfindung kann derart konfiguriert sein, dass das Durchgangsloch in dem Kugelrücklaufweg in einem dickwandigen Abschnitt des Schlittens ausgebildet ist. Bei dieser Konfiguration lässt sich eine Wärmebehandlung gleichmäßig auf den Schlitten anwenden. Demzufolge wird eine Verformung des Schlittens aufgrund einer Wärmebehandlung verringert, und man kann eine gleichmäßige Wärmebehandlungsqualität erzielen.The single-axis actuator according to the invention may be configured such that the through-hole is formed in the ball return path in a thick-walled portion of the carriage. With this configuration, a heat treatment can be applied evenly to the carriage. As a result, deformation of the carriage due to heat treatment is reduced, and uniform heat treatment quality can be obtained.

Der Einachsenaktuator gemäß der Erfindung kann derart konfiguriert sein, dass die Umlauf- oder Zirkulationskomponente an beiden Endabschnitten des Schlittens in Längsrichtung der Spindel angeordnet ist, so dass der Umkehrweg in der Umlaufkomponente im wesentlichen rechtwinklig oder im wesentlichen parallel zu einer Installationsfläche der Führungsschiene verlaufen kann, wenn der Schlitten von außerhalb in Längsrichtung der Spindel betrachtet wird. Bei dieser Konfiguration kann nach dem Ausbilden des Durchgangslochs in dem Schlitten das Durchgangsloch, das heißt ein hohler Bereich, der durch spanabhebende Bearbeitung des Schlittens gebildet ist, benachbart zu einer Außenumfangsseite des Schlittens in einem Bereich mit nicht geringer Wanddicke ausgebildet werden. Weil daher kein dünnwandiger Abschnitt in dem Schlitten vorhanden ist, lässt sich auf diesen eine gleichmäßige Wärmebehandlung anwenden. Dementsprechend verringert sich die Verformung des Schlittens durch die Wärmebehandlung, und man kann eine gleichmäßige Wärmebehandlungsqualität erzielen.The one-axis actuator according to the invention may be configured such that the circulation or circulation component is disposed at both end portions of the carriage in the longitudinal direction of the spindle so that the return path in the circulation component may be substantially perpendicular or substantially parallel to an installation surface of the guide rail. when the carriage is viewed from outside in the longitudinal direction of the spindle. With this configuration, after forming the through-hole in the carriage, the through-hole, that is, a hollow portion formed by machining the carriage, may be formed adjacent to an outer peripheral side of the carriage in a region of not small wall thickness. Because there is therefore no thin-walled section in the carriage, a uniform heat treatment can be applied to it. Accordingly, the deformation of the carriage by the heat treatment is reduced, and a uniform heat treatment quality can be obtained.

Weiterhin kann der Einachsenaktuator gemäß der Erfindung derart konfiguriert sein, dass die Spindel mit einem rechtsgängigen und einem linksgängigen Gewinde bei identischer Steigung ausgehend von der Mitte in axialer Richtung zu beiden Enden hin ausgebildet ist, wobei die Schlitten für eine linke bzw. eine rechte Gewindespindel vorgesehen sind. Damit können die Schlitten jeweils bilateral in Bezug auf eine Referenzlinie symmetrisch betrieben werden.Further, the one-axis actuator according to the invention may be configured such that the spindle is formed with right-handed and left-handed threads at an identical pitch from the center in the axial direction toward both ends, with the carriages provided for left and right threaded spindles, respectively are. Thus, the carriages can each be operated bilaterally symmetrically with respect to a reference line.

Weiterhin kann der Einachsenaktuator gemäß der Erfindung so konfiguriert sein, dass zwei unabhängige Kugelgewindetriebe und zwei unabhängige Schlitten innerhalb der U-förmigen Ausnehmung der Führungsschiene angeordnet sind. Damit können die Schlitten jeweils für beide Bereiche frei in Bezug auf die Referenzlinie arbeiten.Furthermore, the single-axis actuator according to the invention may be configured such that two independent ball screws and two independent slides are disposed within the U-shaped recess of the guide rail. This allows the carriages to work freely with respect to the reference line for both areas.

Wirkungsweise der ErfindungOperation of the invention

Erfindungsgemäß kann im Vergleich zu einem Einachsenaktuator, bei dem ein Kugelrückführweg durch ein Umlaufrohr ausgebildet ist, dann, wenn ein Durchmesser eines Außenumfangskreises der Spindel gemäß der Erfindung identisch ist mit jenem in dem Einachsenaktuator mit Umlaufrohr, eine Querschnittsform des Schlittens rechtwinklig zu einer Längsrichtung einer Gewindespindel kleiner gestaltet werden und, wenn die Abmessung des Schlittens in Längsrichtung der Spindel gemäß der Erfindung identisch ist mit jener in dem Einachsenaktuator mit Umlaufrohr, kann die Lastaufnahmefähigkeit größer sein.According to the invention, when a diameter of an outer circumferential circle of the spindle according to the invention is identical to that in the single-axis actuator with a circulation pipe, a cross-sectional shape of the carriage perpendicular to a longitudinal direction of a lead screw can be compared with a single-axis actuator in which a ball return path is formed by a circulation pipe smaller and, if the dimension of the carriage in the longitudinal direction of the spindle according to the invention is identical to that in the one-axis actuator with a circulation tube, the load bearing capacity may be greater.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine Draufsicht, die einen Einachsenaktuator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. 1 FIG. 10 is a plan view illustrating a single-axis actuator according to an embodiment of the invention. FIG.

2 ist eine Seitenansicht der Ausführungsform nach 1. 2 is a side view of the embodiment according to 1 ,

3 ist eine Schnittansicht entlang 3A-3A in 1. 3 is a sectional view along 3A-3A in 1 ,

4A ist eine Ansicht, die den Schlitten nach 1 zeigt, und 4B ist eine Schnittansicht entlang 4A-4A in 4A und zeigt die Enddeflektoren und einen Enddeflektorhaltedeckel. 4A is a view following the sled 1 shows, and 4B is a sectional view along 4A-4A in 4A and shows the end deflectors and a Enddeflektorhaltedeckel.

5 ist eine Ansicht, die den Enddeflektor des in 1 gezeigten Einachsenaktuators veranschaulicht, 5B ist eine Ansicht, in der ein Umkehrweg zu sehen ist, wobei 5A eine linksseitige Ansicht von 3B, nämlich eine rückseitige Ansicht ist, und 5C eine rechtsseitige Ansicht von 5B, nämlich eine Frontansicht ist. 5 is a view showing the end deflector of the in 1 illustrated Einachsenaktuators illustrated 5B is a view in which a return path can be seen, wherein 5A a left-side view of 3B namely, is a back view, and 5C a right-side view of 5B which is a front view.

6 ist eine Ansicht, die den Enddeflektorhaltedeckel des Einachsenaktuators nach 5 veranschaulicht, 6A ist eine Seitenansicht von 6B, und 6C ist eine Ansicht, bei der eine Dicke von der Dicke nach 6B verschieden ist. 6 Fig. 13 is a view after the end deflector holding lid of the single-axis actuator 5 illustrates 6A is a side view of 6B , and 6C is a view in which a thickness in thickness 6B is different.

7A ist eine Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel des Schlittens zeigt, und 7B ist eine Querschnittansicht entlang 7A-7A in 7A, und zeigt die Enddeflektoren sowie mehrere Enddeflektorhaltedeckel. 7A is a view showing a modified example of the carriage, and 7B FIG. 12 is a cross-sectional view taken along 7A-7A in FIG 7A , and shows the end deflectors as well as a plurality of end deflector holding lids.

8 ist eine Querschnittansicht eines Einachsenaktuators und veranschaulicht einen Zustand, in welchem ein Enddeflektor von einem in 3 gezeigten Schlittenhauptkörper abgenommen ist. 8th FIG. 12 is a cross-sectional view of a single-axis actuator, illustrating a state in which an end deflector is rotated from one in FIG 3 shown slide main body is removed.

9 ist eine Ansicht eines Einachsenaktuators als von der Ausführungsform des Aktuators nach 1 unterschiedlicher Ausführungsform. 9 Fig. 12 is a view of a single axis actuator as of the embodiment of the actuator 1 different embodiment.

10 ist eine Ansicht eines Einachsenaktuators als von der Ausführungsform des Aktuators nach 1 verschiedene Ausführungsform, und ist eine Draufsicht des Einachsenaktuators, in welchem ein rechtsgängiges und ein linksgängiges Gewinde in einer Spindel mit identischer Steigung von einer Mitte in axialer Richtung zu den beiden Enden hin ausgebildet ist. 10 Fig. 12 is a view of a single axis actuator as of the embodiment of the actuator 1 various embodiment, and is a plan view of the Einachsenaktuators in which a right-handed and a left-hand thread is formed in a spindle with identical pitch from a center in the axial direction to the two ends.

11 ist eine Ansicht eines Einachsenaktuators in einer Ausführungsform verschieden von der Ausführungsform des in 1 gezeigten Aktuators, und ist eine Draufsicht, die den Einachsenaktuator in einer Konfiguration mit mehreren Kugelgewindetrieben und mehreren Schlitten zeigt. 11 FIG. 14 is a view of a single-axis actuator in an embodiment different from the embodiment of FIG 1 and is a plan view showing the single-axis actuator in a multi-ball screw, multiple slide configuration.

Ausführungsbeispiel zum Ausführen der ErfindungEmbodiment for carrying out the invention

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.Hereinafter, embodiments of the invention will be described.

1 bis 3 sind eine Draufsicht eines Einachsenaktuators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht bzw. einer Querschnittansicht rechtwinklig zu einer linearen Bewegungsrichtung, und sind insbesondere eine Schnittansicht gemäß 3A-3A in 1. 1 to 3 11 are a plan view of a one-axis actuator according to an embodiment of the invention in a side view and a cross-sectional view perpendicular to a linear movement direction, respectively, and are particularly a sectional view according to FIGS. 3A-3A in FIG 1 ,

Wie in 1 bis 3 dargestellt, besteht der obige Einachsenaktuator aus einer Führungsschiene 1, einem Schlitten 2, einer Gewindespindel 3, Kugeln 4, Rollen 5 und Enddeflektoren 6.As in 1 to 3 As shown, the above single-axis actuator consists of a guide rail 1 a sled 2 , a threaded spindle 3 , Balls 4 , Roll 5 and end deflectors 6 ,

Ein Querschnitt der Führungsschiene 1 rechtwinklig zu einer Längsrichtung weist eine U-Form auf, und der Schlitten 2 ist in einer U-förmigen Ausnehmung 11 aufgenommen. Die Führungsschiene 1 wird durch ein Paar Seitenteile 12, einen Bodenabschnitt 13 und Endabschnitte 14A, 14B gebildet, wobei innere Seitenflächen der Seitenteile 12 Seitenflächen des Schlittens 2 gegenüberliegen.A cross section of the guide rail 1 perpendicular to a longitudinal direction has a U-shape, and the carriage 2 is in a U-shaped recess 11 added. The guide rail 1 is through a pair of side panels 12 , a floor section 13 and end sections 14A . 14B formed, with inner side surfaces of the side parts 12 Side surfaces of the carriage 2 are opposite.

An der inneren Seitenfläche jedes Seitenteils 12 sind Abrollflächen 12a als Abrollkanäle für die Rollen 5 ausgebildet. Durchgangslöcher 15 zum Einführen von Befestigungsbolzen sind in dem Bodenabschnitt 13 der Führungsschiene 1 ausgebildet. Die Durchgangslöcher 15 sind jeweils an einer Grenzstelle zwischen dem Bodenabschnitt 13 und dem jeweiligen Seitenteil 12 in Breitenrichtung ausgebildet.On the inner side surface of each side panel 12 are rolling surfaces 12a as unwinding channels for the rollers 5 educated. Through holes 15 for inserting fastening bolts are in the bottom portion 13 the guide rail 1 educated. The through holes 15 are each at an interface between the bottom section 13 and the respective side part 12 formed in the width direction.

Der Schlitten 2 ist mit einer Mutter ausgestattet, die ein Innengewinde aufweist, welches den Schlitten 2 parallel zu der Führungsschiene 1 durchsetzt. Die Mutter 21 ist durch direkte spanabhebende Bearbeitung der Spiralnut in dem Schlitten 2 gebildet.The sled 2 is equipped with a nut that has an internal thread, which is the carriage 2 parallel to the guide rail 1 interspersed. The mother 21 is by direct machining of the spiral groove in the carriage 2 educated.

Die Spindel 3 durchsetzt die Mutter 21, und die Kugeln 4 sind zwischen der Mutter 21 und der Spindel 3 angeordnet. Die beiden Enden der Spindel 3 in Längsrichtung sind drehbar an den Endabschnitten 14A, 14B an beiden Enden der Führungsschiene 1 in Längsrichtung gelagert. Ein Ende der Spindel 3 in Längsrichtung, nämlich ein nach rechts abstehender Teil in 1 und 2, ist in Betrieb mit einem Motor gekoppelt.The spindle 3 intersperses the mother 21 , and the bullets 4 are between the mother 21 and the spindle 3 arranged. The two ends of the spindle 3 in the longitudinal direction are rotatable at the end portions 14A . 14B at both ends of the guide rail 1 stored in the longitudinal direction. One end of the spindle 3 in the longitudinal direction, namely a projecting part to the right in 1 and 2 , is coupled with a motor in operation.

Der Schlitten 2 besteht in linearer Bewegungsrichtung aus einem Schlittenhauptkörper 2A, Endkappen 2B, Seitendichtungen 2C und Seitendeckeln 2D. Ein Umkehrweg für die Rollen 5 ist in jeder Endkappe 2B ausgebildet. Darüber hinaus sind an beiden Oberseiten des Schlittens 2 in Breitenrichtung und über die Gesamtheit der linearen Bewegungsrichtung hinweg Seitenplatten 2E an den Oberseiten der Seitenteile 2 der Führungsschiene 1 angeordnet.The sled 2 consists in the linear direction of movement of a carriage main body 2A , End caps 2 B , Side seals 2C and side covers 2D , A reversal path for the roles 5 is in every end cap 2 B educated. In addition, on both tops of the slide 2 in the width direction and over the entirety of the linear direction of movement side plates 2E on the tops of the side panels 2 the guide rail 1 arranged.

An jeder Seitenfläche des Schlittenhauptkörpers 2A sind Abrollflächen 22a an Stellen gegenüber den Abrollflächen 12a der Führungsschiene 1 ausgebildet. Die Abrollflächen 12a, 22a, die einander gegenüberliegen, bilden Abrollkanäle für die Rollen 5. Der Einachsenaktuator besitzt zwei Paare der obigen Abrollkanäle oder vier Reihen, und ein Schnittpunkt C zwischen Lastwirkungslinien L1, L2 von Reihen der in den beiden Reihen der Abrollkanäle an jedem Seitenteil 12 rollenden Rollen befindet sich im inneren der Abrollkanäle, betrachtet in der Breitenrichtung. Eine horizontale Linie LC durch den Schnittpunkt C liegt um ein Stück K niedriger als eine Linie L3, die sich in der Höhe des Zentrums der Spindel 3 befindet. Ein Winkel zwischen der horizontalen Linie LC und den Lastwirkungslinien L1, L2, also ein Kontaktwinkel, beträgt 45°.On each side surface of the carriage main body 2A are rolling surfaces 22a in places opposite the rolling surfaces 12a the guide rail 1 educated. The rolling surfaces 12a . 22a who are each other opposite, form rolling channels for the rollers 5 , The single axis actuator has two pairs of the above unwinding channels or four rows, and an intersection C between load action lines L1, L2 of rows of the two rows of unwinding channels on each side panel 12 rolling rollers located inside the unwinding channels, viewed in the width direction. A horizontal line LC through the intersection point C is lower by a distance K than a line L3 located at the height of the center of the spindle 3 located. An angle between the horizontal line LC and the load action lines L1, L2, ie a contact angle, is 45 °.

Wie in den 5A bis 5C zu sehen ist, ist der Enddeflektor 6 durch einen Hauptkörper 61 und ein Fixierstück 62 gebildet, wobei der Hauptkörper 61 mit einem Umkehrweg 61a und einer Zunge 61b ausgebildet ist.As in the 5A to 5C is the end deflector 6 through a main body 61 and a fixing piece 62 formed, with the main body 61 with a reversal path 61a and a tongue 61b is trained.

Wie in 8 gezeigt ist, ist der Schlittenhauptkörper 2A mit Durchgangslöchern 24, 25 ausgebildet, die in Längsrichtung der Spindel verlaufen. Bei den Durchgangslöchern 25 handelt es sich um Löcher, in die eine Hülse 51a zur Bildung eines Rücklaufkanals 51 für Rollen 5 eingesetzt sind. Das Durchgangsloch 24 ist ein Loch, das einen Rücklaufkanal für Kugeln 4 bildet, und ist in einem rechten unteren Abschnitt innerhalb der Mutter 21 ausgebildet.As in 8th is shown, the carriage main body 2A with through holes 24 . 25 formed, which extend in the longitudinal direction of the spindle. At the through holes 25 These are holes in which a sleeve 51a to form a return channel 51 for roles 5 are used. The through hole 24 is a hole that has a return channel for balls 4 forms, and is in a lower right section within the mother 21 educated.

An einer Endseite des Schlittenhauptkörpers 2A in Längsrichtung der Spindel ist dann ein Einschnitt 26, in den der Hauptkörper 21 des Enddeflektors 6 eingepasst ist, innerhalb des Bereichs ausgebildet, der das Durchgangsloch 24 enthält, welches kontinuierlich an die Spiralnut in der Mutter 21 anschließt. Neben dem Einschnitt 26 ist eine Ausnehmung 27 ausgebildet, in die das Fixierstück 62 des Enddeflektors 6 eingepasst ist.On one end side of the carriage main body 2A in the longitudinal direction of the spindle is then an incision 26 into the main body 21 of the end deflector 6 is fitted within the area formed by the through hole 24 contains, which continuously to the spiral groove in the nut 21 followed. Next to the incision 26 is a recess 27 formed, in which the fixing piece 62 of the end deflector 6 is fitted.

Der Hauptkörper 61 des Enddeflektors 6 ist in den Einschnitt 26 eingepasst, und gleichzeitig ist das Fixierstück 62 in die Ausnehmung 27 eingepasst, wodurch der Enddeflektor 6 an dem Ende der Mutter 21 in dem Schlittenhauptkörper 2A in der linearen Bewegungsrichtung fixiert ist. 3 veranschaulicht einen solchen Zustand. Damit ist der Umkehrweg 61a des Hauptkörpers 61 des Enddeflektors 6 mit dem Rücklaufweg 24 in dem Schlittenhauptkörper 2A verbunden. Darüber hinaus ist das Fixierstück 62 in die Ausnehmung 27 eingepasst, so dass der Enddeflektor 6 in linearer Bewegungsrichtung des Schlittenhauptkörpers 2A und in radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung der Mutter 21 gehalten wird, wobei der Hauptkörper 31 an einer Drehung in die genannten Richtungen gehindert wird.The main body 61 of the end deflector 6 is in the nick 26 fitted, and at the same time is the fixing piece 62 into the recess 27 fitted, creating the final deflector 6 at the end of the mother 21 in the carriage main body 2A is fixed in the linear direction of movement. 3 illustrates such a state. This is the way back 61a of the main body 61 of the end deflector 6 with the return path 24 in the carriage main body 2A connected. In addition, the fixation piece 62 into the recess 27 fitted so that the end deflector 6 in the linear direction of movement of the carriage main body 2A and in the radial direction and in the circumferential direction of the nut 21 is held, the main body 31 is prevented from rotating in said directions.

Weiterhin ist in den Einschnitt 26 innerhalb des Schlittenhauptkörpers 2A ein Enddeflektorhaltedeckel 7 nach den 4 und 6A und 6B eingepasst. Damit lässt sich der Enddeflektor 6 fixieren, um ein Lose-Werden und Vibrieren davon zu unterbinden. Darüber hinaus ist es wünschenswert, den Enddeflektor durch mehrere Enddeflektorhaltedeckel 7 zu fixieren, wie dies in den 6A bis 6C, 7A und 7B dargestellt ist, so dass der Enddeflektor 6 auch gemeinsam mit einem Produkt verwendet werden kann, bei dem eine Steigung der Spindel unterschiedlich ist.Furthermore, in the incision 26 within the carriage main body 2A a final deflector holding lid 7 after the 4 and 6A and 6B fitted. This allows the end deflector 6 fix in order to prevent it from becoming loose and vibrating. In addition, it is desirable to have the end deflector through multiple end deflector holding lids 7 to fix, like this in the 6A to 6C . 7A and 7B is shown, so that the end deflector 6 can also be used together with a product in which a pitch of the spindle is different.

Der Enddeflektorhaltedeckel 7 kann aus einem metallischen Material oder einem Elastomermaterial gefertigt sein.The final deflector holding lid 7 can be made of a metallic material or an elastomeric material.

Außerdem kann der Enddeflektorhaltedeckel 7 aus Polyolefinharz gefertigt sein, um 50 Gew.-% oder mehr Schmiermittel zu enthalten. Damit kann das Schmiermittel dem Abrollkanal in einer kompakten Struktur zugeleitet werden.In addition, the Enddeflektorhaltedeckel 7 be made of polyolefin resin to contain 50 wt .-% or more lubricant. Thus, the lubricant can be fed to the roll-off in a compact structure.

Außerdem kann der Enddeflektorhaltedeckel 7 aus einem Aluminiummaterial, Kohlenstofffasern oder einem Kompositmaterial unter Einsatz der Kohlenstofffasern bestehen. Hierdurch lässt sich ein geringes Gewicht des Schlittenhauptkörpers 2A erzielen.In addition, the Enddeflektorhaltedeckel 7 consist of an aluminum material, carbon fibers or a composite material using the carbon fibers. This allows a low weight of the carriage main body 2A achieve.

Eine Fläche S₁ eines Außenumfangskreises der Spindel 3, nämlich die Fläche S₁ eines Kreises mit einem Durchmesser A in 3, beträgt 24% einer Fläche S₂ des Querschnitts des Schlittenhauptkörpers 2A, wobei der Querschnitt rechtwinklig zu der Längsrichtung der Spindel verläuft (das heißt S₁ ≥ 0,2S₂). Insbesondere beträgt der Durchmesser A 25 mm, beträgt die Fläche S₁ 490,6 mm², und beträgt die Fläche S₂ 2075 mm². Die Fläche S₂ entspricht einer Fläche in dem Bereich, der von einem Kreis, der einen Innenumfang der Mutter 21 bildet, und einer äußeren Umrisslinie des Schlittenhauptkörpers 2A in dessen Querschnitt umfasst ist, wobei dieser Querschnitt rechtwinklig zu der linearen Bewegungsrichtung verläuft, und enthält nicht die Querschnittsfläche der Gleitplatte 2E. Beim Einsatz der obigen Linearbewegungsvorrichtung ist die Führungsschiene 1 an einem Träger durch Bolzen mit Hilfe der Befestigungslöcher 51 befestigt. In dem Schlitten 2 sind Distanzstücke in Innengewindelöcher 28 eingesetzt, die an einer Oberseite des Schlittenhauptkörpers 2A ausgebildet sind, und an beiden Enden des Distanzstücks in Breitenrichtung ist ein Bewegungselement fixiert.An area S _{1 of} an outer circumference of the spindle 3 , namely the area S _{1 of} a circle with a diameter A in 3 , 24% of an area S _{2 is} the cross section of the carriage main body 2A , wherein the cross section is perpendicular to the longitudinal direction of the spindle (that is, S ₁ ≥ 0.2S ₂ ). In particular, the diameter A is 25 mm, the area S _{1 is} 490.6 mm ² , and the area S _{2 is} 2075 mm ² . The area S ₂ corresponds to an area in the area of a circle having an inner circumference of the nut 21 forms and an outer contour of the carriage main body 2A is included in its cross section, this cross section is perpendicular to the linear direction of movement, and does not contain the cross sectional area of the sliding plate 2E , When using the above linear motion device, the guide rail 1 on a support by bolts with the help of mounting holes 51 attached. In the sledge 2 are spacers in internally threaded holes 28 inserted at an upper side of the carriage main body 2A are formed, and at both ends of the spacer in the width direction, a moving member is fixed.

Der Schlitten 2 bewegt sich entlang der Führungsschiene 1 durch Aktivieren des Motors zum Drehen der Spindel 3 durch einen Kugelspindeltrieb, nämlich die Mutter 21, die Spindel 3, die Kugel 4, die Umkehrwege 61a in den Enddeflektoren 6 und das Durchgangsloch 24 innerhalb des Schlittenhauptkörpers 2A, und einen Linearführungsmechanismus, nämlich die Abrollflächen 12a der Führungsschiene 1, der Abrollflächen 22a des Schlittenhauptkörpers 2A, die Rollen 5, die Rücklaufkanäle 51 in dem Schlittenhauptkörper 2A und die Umkehrwege in den Endkappen 2B. In Verbindung damit bewegt sich das Bewegungselement linear.The sled 2 moves along the guide rail 1 by activating the motor to rotate the spindle 3 by a ball screw drive, namely the mother 21 , the spindle 3 , the ball 4 , the return ways 61a in the end deflectors 6 and the through hole 24 within the carriage main body 2A , and a linear guide mechanism, namely the rolling surfaces 12a the guide rail 1 , the rolling surfaces 22a of Slider main body 2A , the roles 5 , the return channels 51 in the carriage main body 2A and the return paths in the end caps 2 B , In conjunction with this, the movement element moves linearly.

Bei dem Einachsenaktuator dieser Ausführungsform befinden sich im Gegensatz zu dem Fall, bei dem der Kugelrücklaufweg mit Hilfe eines Umlaufrohrs gebildet ist, Enddeflektoren 6 weder auf der Oberseite des Schlittens 2 noch an dessen Unterseite. Aus diesem Grund ist die Querschnittsform des Schlittens 2 rechtwinklig zu der Längsrichtung der Spindel kleiner. Darüber hinaus wird eine vollständige Spiralnut in der Mutter 21 in Längsrichtung der Spindel als Laufbahn für die Kugeln 4 in dem Kugelgewindetrieb verwendet. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Einachsenaktuator besitzt folglich der Einachsenaktuator gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine kleinere Querschnittsform des Schlittens 22 rechtwinklig zu der Längsrichtung der Spindel 3, wenn für diesen Vergleich die Durchmesser der Außenumfangskreise der Spindel 3 als gleich angenommen werden, und der Aktuator besitzt eine höhere Lastaufnahmefähigkeit, wenn man den Fall betrachtet, dass die Schlitten 2 in Längsrichtung der Spindel gleich groß sind.In the single-axis actuator of this embodiment, in contrast to the case where the ball return path is formed by means of a circulation pipe, end deflectors are provided 6 neither on top of the slide 2 still at the bottom. For this reason, the cross-sectional shape of the carriage 2 perpendicular to the longitudinal direction of the spindle smaller. In addition, a complete spiral groove in the nut 21 in the longitudinal direction of the spindle as a raceway for the balls 4 used in the ball screw. As compared with a conventional single-axis actuator, therefore, the single-axis actuator according to the present embodiment has a smaller cross-sectional shape of the carriage 22 perpendicular to the longitudinal direction of the spindle 3 , if for this comparison the diameter of the outer circumferential circle of the spindle 3 are assumed to be equal, and the actuator has a higher load bearing capacity, considering the case where the carriages 2 are the same size in the longitudinal direction of the spindle.

Darüber hinaus besitzt der Einachsenaktuator die DF-Kontaktstruktur, das heißt eine Seite-zu-Seite-Kontaktstruktur, bei der der Schnittpunkt C zwischen den Lastwirkungslinien der Reihen von Rollen in den doppelreihigen Abrollkanälen in jedem Seitenteil 12 bei Betrachtung in Breitenrichtung innerhalb der Abrollkanäle liegt. Daher zeichnet sich der Einachsenaktuator durch hervorragende Selbstzentrierungsleistung aus, bei der auch eine Kraft durch Aufbringen einer Hebelkraft (engl. „prying force”) nur gering ist. Bezüglich der Fertigung kann bei getrennten zerspanenden Verarbeitungsvorgängen für den Schlitten 2, die Abrollflächen 22a für die Rollen 5 und die Spiralnut in der Mutter 21 als Abrollnut für die Kugeln in dem Kugelspindeltrieb auch bei Entstehen einer relativen Lageabweichung eine Reduzierung der Lebensdauer in Verbindung mit dem Aufbringen einer Hebelkraft unterdrückt werden. Dementsprechend ist keine hohe Genauigkeit im Hinblick auf eine Genauigkeit der relativen Positionen der Abrollfläche 22a für die Rollen 5 zu der Spiralnut innerhalb der Mutter 21 in Bezug auf den Schlitten 2 erforderlich. Aus dem obigen Grund gibt es keine Probleme hinsichtlich Kostenzunahme und Verringerung der Produktivität. Außerdem ist der Kontaktwinkel auf 45° eingestellt, und der Einachsenaktuator kann daher eine Last in vertikaler und in horizontaler Richtung in gut ausgeglichener Weise aufnehmen.Moreover, the one-axis actuator has the DF contact structure, that is, a side-to-side contact structure, in which the intersection C between the load action lines of the rows of rollers in the double-row unwinding channels in each side part 12 when viewing in the width direction is within the rolling channels. Therefore, the single-axis actuator is characterized by excellent self-centering performance, in which a force by applying a prying force ("prying force") is low. In terms of manufacturing, with separate machining operations for the carriage 2 , the rolling surfaces 22a for the roles 5 and the spiral groove in the nut 21 as a rolling groove for the balls in the ball screw drive even with the emergence of a relative positional deviation, a reduction in the life in connection with the application of a leverage be suppressed. Accordingly, there is no high accuracy in terms of accuracy of the relative positions of the rolling surface 22a for the roles 5 to the spiral groove inside the nut 21 in relation to the sled 2 required. For the above reason, there are no problems in terms of cost increase and productivity reduction. In addition, the contact angle is set at 45 °, and therefore the single-axis actuator can pick up a load in a vertical and in a horizontal direction in a well-balanced manner.

Außerdem liegt bei dem Einachsenaktuator der vorliegenden Ausführungsform die in der Höhe des Zentrums zwischen den beiden Reihen von Abrollkanälen auf einer Seite des Schlittens befindliche Linien LC unterhalb der Linie L, die sich in der Höhe des Zentrums der Spindel 3 befindet. Also, befinden sich die Abrollflächen 12a, 22a bezüglich ihrer Lage jeweils in der Nähe der Grenzposition zwischen dem jeweiligen Seitenteil 12 und dem Bodenabschnitt 13. Selbst wenn der Schlitten 2 eine Last aufnimmt, welche Verformen der Seitenteile 12 der Führungsschiene 1 in Öffnungsrichtung verursacht, lässt sich daher durch den Einachsenaktuator eine Flächendruckverteilungsungleichmäßigkeit an Kontaktstellen zwischen den Abrollflächen 12a, 22a und den Rollen 5 aufgrund einer Neigung der Abrollflächen 12a, 22a ebenso minimieren wie eine durch eine Kantenlast hervorgerufene Lebensdauerverringerung.In addition, in the single-axis actuator of the present embodiment, the lines LC located at the height of the center between the two rows of unwinding channels on one side of the carriage are below the line L which is at the height of the center of the spindle 3 located. So, are the rolling surfaces 12a . 22a with regard to their position in each case in the vicinity of the limit position between the respective side part 12 and the bottom section 13 , Even if the sled 2 picks up a load, which deforms the side panels 12 the guide rail 1 caused in the opening direction, therefore, by the Einachsenaktuator a surface pressure distribution unevenness at contact points between the rolling surfaces 12a . 22a and the roles 5 due to a slope of the rolling surfaces 12a . 22a minimize as well as caused by an edge load life reduction.

Außerdem sind in dem Einachsenaktuator dieser Ausführungsform die Enddeflektoren 6 an den beiden Endbereichen des Schlittenhauptkörpers 2A in Längsrichtung der Spindel 3 angeordnet, so dass die Umkehrwege 61a in den Enddeflektoren 6 im wesentlichen rechtwinklig oder im wesentlichen parallel zu einer Montagefläche der Führungsschiene 1 verlaufen, wenn der Schlittenhauptkörper 2A von außen in Längsrichtung der Spindel 3 betrachtet wird. Insbesondere verläuft der Umkehrweg 61a in dem Enddeflektor 6 gemäß 3 und auf der rechten Seite in 4B im wesentlichen parallel zu der Montageseite der Führungsschiene 1, und der Umkehrweg 61a des Enddeflektors 6 verläuft, wie auf der linken Seite in 4B dargestellt ist, im wesentlichen rechtwinklig zu der Montagefläche der Führungsschiene 1.In addition, in the single-axis actuator of this embodiment, the end deflectors 6 at the two end portions of the carriage main body 2A in the longitudinal direction of the spindle 3 arranged so that the reversal paths 61a in the end deflectors 6 substantially at right angles or substantially parallel to a mounting surface of the guide rail 1 run when the carriage main body 2A from the outside in the longitudinal direction of the spindle 3 is looked at. In particular, the return route runs 61a in the final deflector 6 according to 3 and on the right in 4B substantially parallel to the mounting side of the guide rail 1 , and the way back 61a of the end deflector 6 runs like on the left in 4B is shown, substantially perpendicular to the mounting surface of the guide rail 1 ,

Aufgrund des oben erläuterten Aufbaus kann das Durchgangsloch 24, also ein hohler Bereich, der durch spanabhebende Bearbeitung ausgebildet wird, beim Bilden des Durchgangslochs 24 im Schlitten-Hauptkörper 2A an einer Stelle, die von einer Außenumfangsseite des Schlittenhauptkörpers 2A separiert ist, also in einem dickwandigen Bereich, ausgebildet werden.Due to the structure explained above, the through hole can 24 That is, a hollow portion formed by machining in forming the through-hole 24 in the carriage main body 2A at a position from an outer peripheral side of the carriage main body 2A is separated, so in a thick-walled area, are formed.

Das heißt, dass es nicht dazu kommt, dass der hohle Abschnitt und die Außenumfangsseite des Schlittenhauptkörpers 2A einander nahe kommen und so einen dünnwandigen Abschnitt in dem Schlittenhauptkörper 2A bilden könnten. Aus diesem Grund lässt sich auf den Schlittenhauptkörper 2A eine Wärmebehandlung in gleichmäßiger Weise anwenden. Dementsprechend wird eine Verformung des Schlittenhauptkörpers 2A durch die Wärmebehandlung verringert, und man erreicht eine gleichmäßige Wärmebehandlungsqualität.That is, it does not happen that the hollow portion and the outer peripheral side of the carriage main body 2A come close to each other and so a thin-walled section in the carriage main body 2A could form. For this reason, can be on the carriage main body 2A apply a heat treatment in a uniform manner. Accordingly, deformation of the carriage main body becomes 2A reduced by the heat treatment, and achieves a uniform heat treatment quality.

Darüber hinaus ist für die obige Ausführungsform der Fall beschrieben, dass die Wälzkörper in dem Linearführungsmechanismus Rollen 5 sind. Wie allerdings in 9 dargestellt ist, ist die vorliegende Erfindung auch für den Fall realisierbar, dass die Wälzkörper in dem Linearführungsmechanismus Kugeln 8 sind. In diesem Fall ist eine Abrollnut 12b für die Kugeln 8 an einer Innenseite des Seitenteils 12 der Führungsschiene 1 gebildet, und weiterhin ist eine Kugelabrollnut 22b in dem Schlittenhauptkörper 2A ausgebildet. Weiterhin sind Durchgangslöcher 29 in Längsrichtung der Spindel durch den Schlittenhauptkörper 2A als Rücklaufkanäle für die Kugeln 8 ausgeformt.Moreover, in the above embodiment, the case that the rolling elements roll in the linear guide mechanism is described 5 are. As in 9 is illustrated, the present invention is also feasible for the case that the rolling elements in the linear guide mechanism balls 8th are. In this case, a rolling groove 12b For the balls 8th on an inside of the side part 12 the guide rail 1 formed, and further is a Kugelabrollnut 22b in the carriage main body 2A educated. Furthermore, there are through holes 29 in the longitudinal direction of the spindle by the carriage main body 2A as return channels for the balls 8th formed.

Damit ist der Linearführungsmechanismus des Einachsenaktuators durch die Abrollnuten 12b in der Führungsschiene 1, die Abrollnuten 22b in dem Schlittenhauptkörper 2A, die Kugeln 8, die Rücklaufkanäle 29 innerhalb des Schlittenhauptkörpers 2A und die Umkehrwege in den Endkappen 2B gebildet. Andere Aspekte als die oben genannten sind identisch mit jenen des in 1 gezeigten Einachsenaktuators.Thus, the linear guide mechanism of the Einachsenaktuators by the Abrollnuten 12b in the guide rail 1 , the rolling grooves 22b in the carriage main body 2A , the balls 8th , the return channels 29 within the carriage main body 2A and the return paths in the end caps 2 B educated. Other aspects than those mentioned above are identical to those of 1 shown Einachsenaktuators.

In dem Einachsenaktuator nach 9 beträgt eine Fläche S₁ eines Außenumfangkreises der Spindel 3, nämlich die Fläche S₁ eines Kreises mit einem Durchmesser A in 9, 23% einer Fläche S₂ eines Querschnitts des Schlittenhauptkörpers 2A rechtwinklig zu der Längsrichtung der Spindel (wobei S₁ ≥ 0,2S₂). Insbesondere beträgt der Durchmesser A 25 mm, beträgt die Fläche S₁ 490,6 mm², und beträgt die Fläche S₂ 2117 mm². Die Fläche S₂ entspricht der Fläche in dem Bereich zwischen dem durch die Innenumfangsfläche der Mutter 21 gebildeten Kreis und der äußeren Umrisslinie des Schlittenhauptkörpers 2A, und enthält nicht die Querschnittsfläche der Gleitplatte 2E.In the single-axis actuator to 9 is an area S _{1 of} an outer circumferential circle of the spindle 3 , namely the area S _{1 of} a circle with a diameter A in 9 , 23% of an area S _{2 of} a cross section of the carriage main body 2A perpendicular to the longitudinal direction of the spindle (where S ₁ ≥ 0.2S ₂ ). In particular, the diameter A is 25 mm, the area S _{1 is} 490.6 mm ² , and the area S _{2 is} 2117 mm ² . The area S ₂ corresponds to the area in the area between that through the inner peripheral surface of the nut 21 formed circle and the outer contour of the carriage main body 2A , and does not include the cross-sectional area of the slide plate 2E ,

10 zeigt einen Einachsenaktuator, der so konfiguriert ist, dass die Spindel 3 mit einem rechtsgängigen Gewinde und einem linksgängigen Gewinde mit identischer Steigung ausgehend von einer Mitte in axialer Richtung zu den beiden Enden hin ausgebildet ist, wobei Schlitten 2 für die rechte und die linke Spindel 3 vorgesehen sind. Bei dieser Konfiguration können die Schlitten 2 jeweils bilateral relativ zu einer Referenzlinie symmetrisch arbeiten. 10 shows a Einachsenaktuator that is configured so that the spindle 3 is formed with a right-hand thread and a left-hand thread with identical pitch, starting from a center in the axial direction to the two ends, with carriage 2 for the right and the left spindle 3 are provided. In this configuration, the carriages can 2 each working bilaterally symmetrically relative to a reference line.

11 zeigt einen Einachsenaktuator, der derart konfiguriert ist, dass zwei unabhängige Kugelspindeln 3 und zwei unabhängige Schlitten 2 innerhalb eines U-förmigen Ausnehmungsabschnitts einer Führungsschiene 1 angeordnet sind. Bei dieser Konfiguration kann jeder Schlitten 2 relativ zu der Referenzlinie frei betrieben werden. 11 shows a Einachsenaktuator that is configured so that two independent ball spindles 3 and two independent sleds 2 within a U-shaped recess portion of a guide rail 1 are arranged. In this configuration, each slide can 2 operated freely relative to the reference line.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Führungsschieneguide rail
1111: Ausnehmung in FührungsschieneRecess in guide rail
1212: Seitenteil der FührungsschieneSide part of the guide rail
12a12a: Abrollfläche der FührungsschieneRolling surface of the guide rail
12b12b: Abrollnut der FührungsschieneRolling groove of the guide rail
1313: Bodenabschnittbottom section
14A, 14B14A, 14B: Endabschnitte der FührungsschieneEnd sections of the guide rail
1515: Befestigungslochmounting hole
22: Schlittencarriage
2A2A: SchlittenhauptkörperCarriage main body
2B2 B: Endkappeendcap
2C2C: Seitendichtungside seal
2D2D: Seitendeckelside cover
2E2E: Seitenplatteside plate
2121: Muttermother
22a22a: Abrollfläche des SchlittensRolling surface of the carriage
22b22b: Abrollnut des SchlittensRolling groove of the carriage
2424: Durchgangsloch als KugelrücklaufwegThrough hole as ball return path
2525: DurchgangslochThrough Hole
2626: Einschnittincision
2727: Ausnehmungrecess
2929: Durchgangsloch als KugelrücklaufwegThrough hole as ball return path
33: Spindelspindle
44: KugelBullet
55: Rolle als WälzkörperRoll as rolling elements
5151: Rücklaufkanal für RolleReturn channel for roll
51a51a: Hülseshell
66: Enddeflektorend deflector
6161: Hauptkörpermain body
61a61a: Umkehrungreversal
6262: Fixierstückfixing piece
77: EnddeflektorhaltedeckelEnddeflektorhaltedeckel
88th: Kugel als WälzkörperBall as a rolling element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 3431354 [0009]
JP 2010-106934A [0009]

Claims

Single axis actuator, comprising: a guide rail having a U-shaped cross section perpendicular to its longitudinal direction; a carriage disposed in a U-shaped recess within the guide rail; a plurality of rolling elements, which are arranged between the guide rail and the carriage; a nut formed within the carriage parallel to the guide rail; a spindle passing through the nut; and a plurality of balls arranged in a raceway formed by a spiral groove in the nut and a spiral groove in the spindle, wherein the guide rail has rolling surfaces which form rolling channels for the rolling elements on inner side surfaces, which lie opposite the corresponding side surfaces of the carriage, wherein the carriage includes rolling surfaces forming the rolling channels together with the opposite rolling surfaces of the guide rail, return paths for the rolling elements and return paths for connecting the return channels to the rolling channels, and the rolling elements are arranged within circulation paths passing through the rolling channels, the return channels and the Reversal paths are formed, a ball return path for returning the balls from an end point of the raceway to its starting point is formed by a through hole penetrating the carriage in the longitudinal direction of the spindle and revolving components each having a reversing path connected to the through hole at both end portions of the carriage in the longitudinal direction the spindle are arranged, and wherein a rotational force of the spindle is transmitted via the balls by rotation of the spindle to the nut, and the rolling elements circulate within the circulation paths, while the rolling elements in the rolling channels in a load state, so that the carriage is movable along the guide rail.

A one-axis actuator according to claim 1, characterized in that the rolling elements are rollers, two rows of unwinding channels are formed on each of the inner side surfaces, and an intersection point is between load lines of rows of rollers rolling in the unwinding channels when viewed in the widthwise direction with respect to the unwinding channels.

A single axis actuator according to claim 1, characterized in that a relationship between a surface S _{1 of} an outer circumferential circle of the spindle and a surface S _{2 of} a cross section formed by cutting the carriage along a surface perpendicular to the longitudinal direction of the spindle satisfies the following condition: S ₁ ≥ 0.2S ₂ .

Einachsenaktuator according to claim 1, characterized by at least one circulating component holding lid respectively at the two end portions of the circulating component in the longitudinal direction of the spindle.

Einachsenaktuator according to claim 4, characterized in that the circulating component holding lid consists of a metallic material or an elastomeric material.

The uniaxial actuator according to claim 4, characterized in that said circulation component holding lid is made of cast polyolefin resin, and said circulation component holding lid contains lubricant of 50 weight% or more.

Einachsenaktuator according to claim 4, characterized in that the circulating component holding lid consists of an aluminum material.

Einachsenaktuator according to claim 1, characterized in that the through hole is formed in the ball circulation path in a thick-walled portion of the carriage.

Einachsenaktuator according to claim 1, characterized in that the circulating components are arranged at both end portions of the carriage in the longitudinal direction of the spindle such that the circulation paths of the circulating components substantially perpendicular to or substantially parallel to a mounting side of the guide rail, when the carriage from outside in Longitudinal direction of the spindle is considered.

Einachsenaktuator according to claim 1, characterized in that the spindle is equipped with a right-hand threaded portion and a left-hand threaded portion with identical pitch, starting from a center in an axial direction to both ends, and slides are provided respectively for the right and left-hand spindle sections.

Einachsenaktuator according to claim 1, characterized in that two of the ball screws and two of the carriages are arranged in a ball screw within the U-shaped recess in the guide rail.