DE10220763A1 - Linearführungsmechanismus - Google Patents

Abstract

Ein Winkel THETA, der durch eine Achse einer horizontalen Walze (24a bis 24d), die drehbar an einem Gleiter (14) angebracht ist, und eine Achse einer schrägen Walze (28a bis 28d) gebildet wird, etwa 60 DEG beträgt und dass eine Lastaufnahmekapazität der horizontalen Walze (24a bis 24d) etwa halb so groß ist wie die der schrägen Walze (28a bis 28d). Dementsprechend ist der Lastwiderstand in vier Richtungen, d. h. aufwärts, abwärts, nach rechts und nach links, unabhängig von der Befestigungsanordnung im Wesentlichen konstant.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Linearführungsmechanismus mit bspw. einem Grundelement und einem Gleiter, die relativ zueinander linear verschiebbar sind.

Linearführungen, bei denen ein Gleiter linear in Axialrichtung eines Stellglied­ körpers verschiebbar ist, werden bspw. für Linearstellglieder verwendet.

Eine solche Linearführung ist in dem japanischen Gebrauchsmuster Nr. 2595089 beschrieben. Hierbei ist eine horizontale Walze an einem horizontalen Abschnitt eines Hauptgleiterkörpers und eine schräge Walze an einem schrägen Abschnitt eines Seitengleiters angeordnet.

Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-280707 beschreibt eine Struk­ tur, bei dem Drehrad gedreht wird, wobei es gegen eine Führungsfläche mit im Wesentlichen V-förmigem Querschnitt anliegt, die an einer Seitenwand eines festen Abschnittes ausgebildet ist, um einen beweglichen Abschnitt linear zu führen.

Bei dem japanischen Gebrauchsmuster Nr. 2595089 beträgt der Schnittwinkel, der durch die Achse der horizontalen Walze und die Achse der schrägen Walze gebildet wird, etwa 40°. Aus diesem Grund werden der Schwimmlastwiderstand, der bei einer Dachbefestigung erzeugt wird, und der Seitenlastwiderstand, der bei einer Wandflächenbefestigung erzeugt wird, relativ zu dem Vertikallastwi­ derstand, der bei der horizontalen Befestigung erzeugt wird, verringert. Somit ist der isotrope Lastwiderstand zur gleichmäßigen Lagerung der Last unabhängig von der Befestigungsart der Vorrichtung beeinträchtigt.

In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-280707 sind keine Mittel zur Einstellung des Spieles zwischen dem festen Abschnitt und dem beweglichen Abschnitt vorgesehen. Dadurch ist es nicht möglich, Größenabweichungen, die bspw. durch Produktionsfehler entstehen, zu korrigieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearführungsmecha­ nismus vorzuschlagen, der es ermöglicht, eine bestimmte Last unabhängig von der Befestigungsweise isotrop zu lagern. Außerdem sollen ein Gleiter und ein Basiselement relativ zueinander gleichmäßig geführt werden, indem Größenfeh­ ler der Elemente absorbiert werden.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprü­ chen.

Erfindungsgemäß hat ein Winkel θ, der durch ein erstes Lastaufnahmeelement und ein zweites Lastaufnahmeelement gebildet wird, einen festgelegten Wert innerhalb eines Bereiches von 45° ≦ θ < 90°, und das Verhältnis zwischen der Lastaufnahmekapazität RA des ersten Lastaufnahmeelementes und der Last­ aufnahmekapazität RB des zweiten Lastaufnahmeelementes hat einen festge­ legten Wert innerhalb eines Bereiches von 1,2 ≦ RB/RA ≦ 2,7.

Daher sind bei der vorliegenden Erfindung auch dann, wenn die Befestigungs­ anordnung bspw. zu der horizontalen Befestigung, bei welcher das Basisele­ ment an einer horizontalen Fläche eines nicht dargestellten Elementes in im Wesentlichen horizontalem Zustand angebracht ist, der Dachbefestigung, bei welcher das Basiselement an einer nicht dargestellten Dachfläche kopfüber re­ lativ zu der horizontalen Befestigung angebracht wird, oder der Wandflächenbe­ festigung, bei welcher das Basiselement entlang einer nicht dargestellten Wand­ fläche als im Wesentlichen vertikaler Fläche angebracht wird, geändert wird, das Verhältnis der Lasten, die durch das erste Lastaufnahmeelement und das zweite Lastaufnahmeelement aufgenommen werden, und die jeweiligen Last­ aufnahmekapazitäten im Wesentlichen äquivalent, so dass ein isotroper Lastwi­ derstand erreicht wird.

Bei dieser Anordnung ist ein Spieleinstellabschnitt lediglich an einer schrägen Walze als dem zweiten Lastaufnahmeelement vorgesehen. Der Spieleinstellab­ schnitt stellt ein Spiel zwischen einem Walzenabschnitt der schrägen Walze und der Schrägflächenführungsbahn ein. Dementsprechend wird ein bestimmtes Ni­ veau der Größengenauigkeit in Höhenrichtung beibehalten.

In Weiterbildung der Erfindung wird angenommen, dass der Winkel, welcher durch eine Achse einer horizontalen Walze als dem ersten Lastaufnahmeele­ ment und eine Achse der schrägen Walze als dem zweiten Lastaufnahmeele­ ment gebildet wird, gleich θ ist, dass die Lastaufnahmekapazität der horizonta­ len Walze gleich RA ist und dass die Lastaufnahmekapazität der schrägen Wal­ ze gleich RB ist. Bei dieser Annahme werden θ, RA und RB so gewählt, dass folgende Beziehungen gelten: 45° ≦ θ < 73° und 1,2 ≦ RB/RA ≦ 2,7. Dement­ sprechend ist der Schwimmlastwiderstand im Wesentlichen genauso groß wie der Vertikallastwiderstand.

Werden θ, RA und RB so gewählt, dass gilt: 45° ≦ θ < 90° und 1,6 ≦ RB/RA ≦ 2,7, so ist der Seitenlastwiderstand im Wesentlichen der Gleiche wie der Verti­ kallastwiderstand.

Werden θ, RA und RB so gewählt, dass gilt: 53° ≦ θ < 72° und 1,7 ≦ RB/RA ≦ 2,7, so sind die Vertikallastwiderstand, der Schwimmlastwiderstand und der Sei­ tenlastwiderstand einander im Wesentlichen gleich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Linearführungsmechanismus ge­ mäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 2.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht von einer Bodenseite eines in Fig. 1 ge­ zeigten Gleiters.

Fig. 4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Gleiters gemäß Fig. 3.

Fig. 5 ist ein Teilschnitt, der die Anordnung eines Spieleinstellabschnittes dar­ stellt.

Fig. 6 ist ein Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5.

Fig. 7 ist eine schematische Seitenansicht eines Basiselementes, die die Isotro­ pie der Last veranschaulichen soll.

Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen dem Lastaufnahmekapazitätsverhältnis und dem Winkel, der durch die horizontale Walze und die schräge Walze ge­ bildet wird.

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines Linearführungsmechanismus ge­ mäß einer ersten modifizierten Ausführungsform.

Fig. 10 ist ein Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9.

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Linearführungsmechanismus ge­ mäß einer zweiten modifizierten Ausführungsform.

Fig. 12 ist ein Schnitt entlang der Linie XII-XII in Fig. 11.

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Linearbetätigungsvorrichtung mit dem Linearführungsmechanismus gemäß Fig. 1.

Fig. 14 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, bei welcher ein Antriebs­ abschnitt und ein Führungsabschnitt der in Fig. 13 gezeigten Linearbetä­ tigungsvorrichtung voneinander getrennt sind.

Fig. 15 ist ein Schnitt entlang der Linie XV-XV in Fig. 13.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Linearführungsme­ chanismus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Der Linearführungsmechanismus 10 umfasst ein Basiselement 12, das relativ verschiebbar ist und eine horizontale Fläche und Schrägflächenführungsbahnen aufweist, und einen Gleiter 14, der entlang der Führungsbahnen verschiebbar ist. Ein Paar von Befestigungslangnuten 16a, 16b, die jeweils einen T-förmigen Querschnitt aufweisen und sich in Axialrichtung erstrecken, ist im Wesentlichen parallel an der Bodenfläche des Basiselementes 12 ausgebildet. Eine Sensorbe­ festigungsnut 18 mit kreisbogenförmigen Querschnitt ist an einer Seitenfläche, die im Wesentlichen senkrecht zu der Bodenfläche angeordnet ist, ausgebildet.

Ein Paar einander gegenüberliegender Seitenabschnitte 20a, 20b ist an dem Basiselement so ausgebildet, dass die Seitenabschnitte 20a, 20b parallel zu der Achse des Basiselements 12 angeordnet sind. Eine Aussparung 22 ist zwischen einem Seitenabschnitt 20a und dem anderen Seitenabschnitt 20b ausgebildet. Ein Paar horizontaler Schienen 26a, 26b, die als die Horizontalflächenführungs­ bahnen zum Führen horizontaler Walzen (erste Lastaufnahmeelemente) 24 (nachfolgend bezeichnet als 24a bis 24d) dienen, sind im Wesentlichen parallel in Axialrichtung an horizontalen Abschnitten an der oberen Fläche der Seiten­ abschnitte 20a, 20b angebracht.

Schräge Abschnitte, die jeweils um einen festgelegten Winkel geneigt sind, sind an der Innenwandseite, die nahe den horizontalen Abschnitten angeordnet ist, ausgebildet. Ein Paar von schrägen Schienen 30a, 30b, die als die Schrägflä­ chenführungsbahnen zum Führen von schrägen Walzen (zweite Lastaufnahme­ elemente) 28 (nachfolgend auch als 28a bis 28d bezeichnet) dienen, ist im We­ sentlichen parallel in Axialrichtung auf den schrägen Abschnitten angebracht.

Ein Paar von Nuten 32a, 32b, die jeweils um einen festgelegten Winkel geneigt sind und sich in Axialrichtung erstrecken, sind in der Aussparung 22 des Basis­ elementes 12 ausgebildet (vgl. Fig. 2). Die schrägen Walzen 28a (28c), 28b (28d) sind so vorgesehen, dass sie den Nuten 32a, 32b zugewandt sind.

Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, weist der Gleiter 14 vier horizontale Wal­ zen 24a, 24d auf, die einander gegenüberliegend in im Wesentlichen horizonta­ len Richtungen drehbar angebracht sind, indem sie in Einsetzlöcher 34, die durch die Seitenflächen ausgebildet sind, eingesetzt werden, und die vier schrägen Walzen 28a bis 28d, die in den horizontalen Walzen 24a bis 24d zu­ geordnet und drehbar angebracht sind, wobei sie um festgelegte Winkel geneigt sind, so dass die schrägen Walzen 28a bis 28d den ausgeschnittenen Abschnit­ ten 32a, 32b des Basiselementes 12 zugewandt sind (vgl. Fig. 2).

Jede der horizontalen Walzen 24a bis 24d und der schrägen Walzen 28a bis 28d weist einen Stiftabschnitt 36 und einen Walzenabschnitt 38 auf. Die Wal­ zenabschnitte 38 sind jeweils drehbar durch eine Vielzahl von nicht dargestell­ ten Nadelwalzen gehalten, die entlang der inneren Umfangsfläche des Walzen­ abschnittes 38 angeordnet sind. Die Walzenabschnitte 38 sind so vorgesehen, dass sie sich gleichmäßig drehen, indem sie gegen die horizontale Fläche und die Schrägflächenführungsbahnen des Basiselementes 12 anliegen.

Der Durchmesser des Walzenabschnitts 38 der horizontalen Walzen 24a bis 24d ist kleiner als der Durchmesser der schrägen Walzen 28a bis 28d. Eine Magneteinsetzöffnung 39 zum Anbringen eines nicht dargestellten Magneten ist an einer Seitenfläche des Gleiters 14 ausgebildet. Vier Werkstückbefestigungs­ löcher 35a bis 35d sind an der oberen Fläche des Gleiters 14 ausgebildet (vgl. Fig. 1).

Bei dieser Anordnung beträgt der Winkel θ, der durch Schneiden der Achse der horizontalen Walze 24 und der Achse der schrägen Walze 28 gebildet wird, et­ wa 60° (vgl. Fig. 2). Außerdem ist die Lastaufnahmekapazität der horizontalen Walze 24 etwa halb so groß wie die Lastaufnahmekapazität der schrägen Walze 28. Die Lastaufnahmekapazität der horizontalen Walzen 24 und der schrägen Walzen 28 hängt von dem Durchmesser der nicht dargestellten Nadelwalzen ab, die zwischen dem Walzenabschnitt 38 und dem Stiftabschnitt 36 angeordnet sind. Es wird angenommen, dass die Lastaufnahmekapazität durch die Dyna­ mikgrundlast festgelegt wird, die von den Nadelwalzen gehalten wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist eine der schrägen Walzen 28a (28c) einen Spiel­ einstellabschnitt 40 zum Einstellen des Spieles (Freiraums) zwischen dem Ba­ siselement 12 und dem Gleiter 14 auf.

Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, umfasst der Spieleinstellabschnitt 40 ein Halteelement 44, an welchem der Stiftabschnitt 36 der schrägen Walze 28a (28c) in einem exzentrischen Zustand drehbar angebracht ist und der an sei­ nem einen Ende einen Kegelradabschnitt 42 aufweist, ein Gewindeelement 46 mit einem Kegelradabschnitt 45, der mit dem Kegelradabschnitt 42 kämmt, wo­ bei die Einschraubtiefe von außen einstellbar ist, und ein Stopperelement 50, das gegen eine Umfangsnut 48 des Halteelements 44 anliegt, um das Schraub­ element 46 zu befestigen.

Bei dieser Anordnung kann der Abstand zwischen der Führungsfläche der schrägen Schiene 30a und dem Walzenabschnitt 38 der schrägen Walze 28a (28c), die exzentrisch drehbar ist, eingestellt werden, um den Grad der Anlage durch Drehen des Gewindeelements 46 einzustellen, um das Halteelement 44 mit Hilfe der miteinander kämmenden Kegelradabschnitte 42, 45 zu drehen.

Somit kann auch dann, wenn Größenabweichungen aufgrund von Produktions­ fehlern oder dgl. auftreten, das kleine Spiel zwischen dem Gleiter 14 und dem Basiselement 12 in geeigneter Weise eingestellt werden, indem die exzentrische geneigte Walze 28a (28c) mit Hilfe des Spieleinstellabschnittes 40 gedreht wird, um den Grad der Anlage an der schrägen Schiene 31a einzustellen.

Der Spieleinstellabschnitt 40 kann auch an der schrägen Walze 28a anstatt an der horizontalen Walze 24a vorgesehen sein. Hierdurch kann das Spiel bequem eingestellt werden, ohne den Gleiter 14 in Höhenrichtung aufwärts oder abwärts zu bewegen. Als Folge davon ist es möglich, die Dimension der Gesamtvorrich­ tung in Höhenrichtung exakt beizubehalten.

Der Linearführungsmechanismus 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden seine Funktions- und Wirkungsweise erläutert.

Zunächst wird nachfolgend der isotrope Lastwiderstand zum Erreichen im We­ sentlichen gleichmäßiger Lastwiderstände, die von der horizontalen Walze 24 bzw. der schrägen Walze 28 aufgenommen werden, zu erreichen, auch wenn die Befestigungsanordnung geändert wird, bspw. zu der horizontalen Befesti­ gung, bei welcher das Basiselement 12 des Linearführungsmechanismus 10 an einer horizontalen Fläche eines nicht dargestellten Elementes in im Wesentli­ chen horizontalem Zustand angebracht ist, in die Dachbefestigung, bei welcher das Basiselement an einer nicht dargestellten Dachfläche kopfüber relativ zu der horizontalen Befestigung angebracht wird, oder in die Wandflächenbefesti­ gung, bei welcher das Basiselement entlang einer nicht dargestellten Wandflä­ che als einer im Wesentlichen senkrechten Fläche angebracht wird.

Bei dieser Ausführungsform, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, wird angenommen, dass die Lastaufnahmekapazität der horizontalen Walze 24a an einem Seiten­ abschnitt 20a des Basiselementes 12 durch den Vektor RA (nachfolgend als RA bezeichnet) dargestellt wird, dass die Lastaufnahmekapazität der schrägen Walze 28a durch den Vektor RB (nachfolgend als RB bezeichnet) dargestellt wird, dass die Lastaufnahmekapazität der horizontalen Walze 24b an dem ande­ ren Seitenabschnitt 20b des Basiselementes 12 durch den Vektor RC (nachfol­ gend als RC bezeichnet) dargestellt wird, dass die Lastaufnahmekapazität der schrägen Walze 28b durch den Vektor RD (nachfolgend als RD bezeichnet) dargestellt wird und dass die Lasten, die auf die horizontale Walze 24c, die schräge Walze 28c, die horizontale Walze 24d und die schräge Walze 28d auf­ gebracht werden, durch die Vektoren FA, FB, FC bzw. FD dargestellt werden.

In diesem Fall wird angenommen, dass RA = RC = FA = FC und RB = RD = FB = FD. Wenn das Basiselement 12, das den Linearführungsmechanismus 10 bil­ det, an einem nicht dargestellten Element in horizontalem Zustand (horizontale Befestigung) angebracht wird, ist unter dieser Annahme der vertikale Lastwider­ stand W1 gleich RA + RC + FA + FC = 4RA. Wenn der Gleiter 14, der den Line­ arführungsmechanismus 10 bildet, an einer Dachfläche eines nicht dargestellten Elementes (Dachbefestigung) angebracht wird, ist der Schwimmlastwiderstand W2 gleich (RB + RD + FB + FD) cosθ = 4RBcosθ.

Wenn das Basiselement 12, das den Linearführungsmechanismus 10 bildet, an einer Wandfläche eines nicht dargestellten Elementes in im Wesentlichen verti­ kalem Zustand (Wandflächenbefestigung) angebracht wird, ist der Seitenlastwi­ derstand W3 gleich (RB + FB) sinθ = 2RBsinθ.

Unter der Annahme, dass W1 = W2 = W3, ergibt sich in diesem Fall:
4RA = 4RBcosθ = 2RBsinθ.
Dementsprechend ergibt sich θ aus 2cosθ = sinθ.

Außerdem ergibt sich tanθ = 2. Als Folge hiervon errechnet sich θ = tan^-12 = 63,4°.

Hinsichtlich des Verhältnisses der Lastaufnahmekapazität zwischen der horizon­ talen Walze 24a (24c) und der schrägen Walze 28a (28c) ergibt sich RA = RBcosθ = 0,44RB. Daraus ergibt sich RA : RB = 1 : 2,23.

Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die horizontale Walze 24 so ausgestaltet, dass die Achse der horizontalen Walze 24 im Wesentlichen in der im Wesentlichen horizontalen Fläche liegt. Der Schnittwinkel A zwischen der Achse der horizontalen Walze 24 und der Achse der schrägen Walze 28 be­ trägt etwa 60° (theoretischer Wert 63,4°). Außerdem ist die Lastaufnahmekapa­ zität RA der horizontalen Walze 24 etwa halb so groß (theoretischer Wert 1/2,23) wie die Lastaufnahmekapazität RB der schrägen Walze 28. Dadurch ist es möglich, einen in vier Richtungen isotropen Lastwiderstand (in vier Richtun­ gen äquivalente Last) zu erreichen, bei welcher der Lastwiderstand in Aufwärts- und Abwärtsrichtung und nach rechts und links gleich ist (W1 = W2 = W3).

Der Spieleinstellabschnitt 40 ist an der schrägen Walze 28 und nicht an der ho­ rizontalen Walze 24 vorgesehen. Dementsprechend wird der Gleiter 14 nicht nach oben oder unten verschoben, wenn das Spiel zwischen dem Basiselement 12 und dem Gleiter 14 eingestellt wird. Es ist möglich, die Größengenauigkeit in Höhenrichtung zu erhalten. Außerdem ist die horizontale Walze im Wesentli­ chen parallel zu der oberen Fläche des Gleiters 14 angeordnet. Dadurch wird die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert und die Bearbeitung kann einfacher durchgeführt werden.

Auch wenn ein Biegemoment auf den Gleiter 14 aufgebracht wird, unterschei­ den sich die Lasten, die von den horizontalen Walzen 24 und den schrägen Walzen 28 aufgenommen werden, voneinander. Die Last wird jedoch mit dem gleichen Verhältnis relativ zu den Lastaufnahmekapazitäten der horizontalen Walze 24 und der schrägen Walze 28 aufgenommen. Dadurch ist es möglich, das Biegemoment effizient zu absorbieren, so dass die Momentenwiderstands­ charakteristiken verbessert werden.

Nachfolgend wird ein erstes Vergleichsbeispiel gegeben, bei welchem der Glei­ ter beispielhaft durch lediglich eine Vielzahl von nicht dargestellten horizontalen Walzen gehalten wird. In diesem Fall können der Vertikallastwiderstand und der Schwimmlastwiderstand im Wesentlichen gleich gemacht werden. Der Seiten­ lastwiderstand ist aber null.

Bei einem zweiten Vergleichsbeispiel, bei welchem der Gleiter beispielhaft durch eine Vielzahl von nicht dargestellten horizontalen Walzen und vertikalen Walzen gehalten wird, können der Vertikallastwiderstand und der Seitenlastwi­ derstand im Wesentlichen gleich gemacht werden. Hierbei ist jedoch der Schwimmlastwiderstand gleich null.

Daher ermöglicht das Haltesystem, das gemäß der vorliegenden Erfindung durch Kombination der horizontalen Walzen 24 und der schrägen Walzen 28 gebildet wird, eine Regulierung in allen Richtungen, ohne die Zahl der Walzen im Vergleich mit den ersten und zweiten Vergleichsbeispielen zu erhöhen. Mit der Erfindung ist es möglich, den gewünschten Lastwiderstand zu erreichen, wobei eine stabile Linearität beibehalten wird.

Als nächstes zeigt Fig. 8 die Beziehung zwischen dem Winkel θ, der durch die Achsen der horizontalen Walze 24 und der schrägen Walze 28 gebildet wird und dem Lastaufnahmekapazitätsverhältnis (RB/RA) zwischen der horizontalen Walze 24 und der schrägen Walze 28.

In Fig. 8 bezeichnen die Kurven A bis E die Schwimmlastwiderstandsverhältnis­ se (W2/W1) auf der Basis des Vertikallastwiderstandes. Die Kurve A zeigt einen Fall, bei dem (W2/W1) gleich 0,8 ist. Die Kurve B bezeichnet einen Fall, bei dem (W2/WI) gleich 0,9 ist. Die Kurve C bezeichnet den Fall, bei dem (W2/W1) gleich 1 ist. Die Kurve D bezeichnet den Fall, bei dem (W2/W1) gleich 1,1 ist. Die Kurve E bezeichnet den Fall, bei dem (W2/W1) gleich 1,2 ist.

In Fig. 8 bezeichnen die Kurven F bis J die Seitenlastwiderstandsverhältnisse (W3/W1) auf der Basis des Vertikallastwiderstandes. Die Kurve F bezeichnet den Fall, bei dem (W3/W1) gleich 0,8 ist. Die Kurve G bezeichnet den Fall, bei dem (W3/W1) gleich 0,9 ist. Die Kurve H bezeichnet den Fall, bei dem (W3/W1) gleich 1 ist. Die Kurve I bezeichnet den Fall, bei dem (W3/W1) gleich 1,1 ist. Die Kurve J bezeichnet den Fall, bei dem (W3/W1) gleich 1,2 ist.

In Fig. 8 bezeichnet eine Fläche (1), die durch gestrichelte Linien umgeben wird, einen Bereich, in welchem der Winkel θ nicht kleiner ist als 45° und nicht größer ist als 73°, in dem das Lastaufnahmekapazitätsverhältnis RB/RA nicht kleiner ist als 1,2 und nicht größer als 2,7, und in dem der Vertikallastwiderstand (W1) im Wesentlichen dem Schwimmlastwiderstand (W2) entspricht.

Eine Fläche (2), die durch strichpunktierte Linien umgeben wird, bezeichnet ei­ nen Bereich, in dem der Winkel θ nicht kleiner ist als 45° und nicht größer als 90°, in dem das Lastaufnahmekapazitätsverhältnis RB/RA nicht kleiner ist als 1,6 und nicht größer als 2,7, und in dem der Vertikallastwiderstand (W1) im We­ sentlichen dem Seitenlastwiderstand (W3) entspricht.

Eine Fläche (3), die von gestrichelten Linien umgeben ist, bezeichnet einen Be­ reich, in dem der Winkel θ nicht kleiner ist als 53° und nicht größer als 72°, in dem das Lastaufnahmekapazitätsverhältnis RB/RA nicht kleiner ist als 1,7 und nicht größer als 2,7, und in dem der Schwimmlastwiderstand (W2) und der Sei­ tenlastwiderstand (W3) im Wesentlichen (innerhalb eines Bereiches von ±20%) dem Vertikallastwiderstand (W1) entsprechen.

Eine Fläche (4), die durch dicke durchgezogene Linien umgeben wird, bezeich­ net einen Bereich, in dem der Vertikallastwiderstand (W1), der Schwimmlastwi­ derstand (W2) und der Seitenlastwiderstand (W3) einander im Wesentlichen (innerhalb eines Bereiches von ±20%) entsprechen.

Außerdem bezeichnet ein Punkt (5) einen Fall, bei dem eine vollständige Isotro­ pie erreicht wird. Dies ist der Schnittpunkt zwischen der Kurve C von W2/W1 = 1 und der Kurve H von W3/W1 = 1.

Ein Punkt (6) bezeichnet einen Fall, bei dem der Seitenlastwiderstand (W3) das 1,2-fache und der Schwimmlastwiderstand (W2) das 0,8-fache des Vertikallast­ widerstandes (W1) beträgt (W1 : W2 : W3 = 1 : 0,8 : 1,2). Dies ist der Schnitt­ punkt zwischen der Kurve A von W2/W1 = 0,8 und der Kurve J von W3/W1 = 1,2.

Wenn der Winkel θ, der durch die Achsen der horizontalen Walzen 24 und der schrägen Walzen 28 gebildet wird, und das Lastaufnahmekapazitätsverhältnis (RB/RA) zwischen der horizontalen Walze 24 und der schrägen Walze 28 auf irgendeinen Bereich/Punkt (1) bis (6) eingestellt werden, ist der Lastwiderstand in der festgelegten Richtung im Wesentlichen konstant, auch wenn die Befesti­ gungsanordnung des Basiselementes 12 geändert wird.

Nachfolgend werden modifizierte Ausführungsformen des Linearführungsme­ chanismus 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in den Fig. 9 bis 12 dargestellt. Die gleichen Grundelemente wie bei dem Linear­ führungsmechanismus 10 gemäß den Fig. 1 und 2 werden mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen und auf ihre erneute Beschreibung wird verzichtet. Es wird angenommen, dass der Winkel θ, der durch die Achsen der horizontalen Walze 24 und der schrägen Walze 28 gebildet wird, und das Lastaufnahmekapazitäts­ verhältnis jeweils die gleichen sind wie bei der oben beschriebenen Ausfüh­ rungsform.

Ein Linearführungsmechanismus 10a gemäß einer ersten modifizierten Ausfüh­ rungsform (Fig. 9 und 10) hat folgendes Merkmal: ein zentraler Bereich eines Basiselementes 12a ist ausgedehnt, um einen expandierten Abschnitt 52 zu bil­ den. Eine horizontale Fläche des expandierten Abschnitts 52 nimmt die horizon­ talen Walzen 24a bis 24d auf. Außerdem nehmen schräge Flächen, die nahe der horizontalen Fläche angeordnet sind, schräge Walzen 28a bis 28d auf.

Mit anderen Worten unterscheidet sich die erste modifizierte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dahingehend, dass die vier schrägen Walzen 28a bis 28d nach außen angeordnet und die horizon­ talen Walzen 24a bis 24d relativ zu den schrägen Walzen 28a bis 28d nach in­ nen angeordnet sind. Eine Aussparung 54, die dem expandierten Abschnitt 52 des Basiselementes 12a entspricht, ist an einem Gleiter 14a ausgebildet.

Ein Linearführungsmechanismus 10b gemäß einer zweiten modifizierten Aus­ führungsform ist in den Fig. 11 und 12 dargestellt und weist folgendes Merkmal auf: die Breite eines Basiselementes 12b in der Richtung im Wesentlichen senk­ recht zu der Axialrichtung ist kürzer als die Breite eines Gleiters 14b. Schräge Walzen 28a, 28d, die an Außenseiten des Gleiters 14b angeordnet sind, ver­ wenden Führungsflächen schräger Schienen 30a, 30b, die an schrägen Flächen an äußeren Seitenwänden des Basiselementes 12b angebracht sind.

Im Übrigen entspricht auch diese Ausführungsform der in den Fig. 1 bis 2 dar­ gestellten Ausführungsform.

Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 13 bis 15 eine Linearbetätigungsvor­ richtung 60 mit dem Linearführungsmechanismus 10 gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.

Die Linearbetätigungsvorrichtung 60 umfasst einen Antriebsabschnitt 64, der aus einem stangenlosen Zylinder besteht, und einen Führungsabschnitt 68, der im Wesentlichen parallel zu dem Antriebsabschnitt 64 angeordnet und mit Hilfe von Gewindeelementen 66 lösbar an dem Antriebsabschnitt 64 angebracht ist.

Wie in Fig. 15 dargestellt ist, umfasst der Führungsabschnitt 68 eine Grundplat­ te 70, an welcher ein Paar horizontaler Schienen 26a, 26b und schräger Schie­ nen 30a, 30b im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, ein Paar von Endblöcken 72a, 72b (vgl. Fig. 14), die mit beiden axialen Enden der Grundplatte 70 verbunden sind, und einen Gleiter 74, der sich in Axialrichtung der Grundplatte 70 hin und her bewegt.

Der Führungsabschnitt 68 umfasst außerdem einen Linearführungsmechanis­ mus 10, der zwischen der Grundplatte 70 und dem Gleiter 74 angeordnet ist und den Gleiter 74 in Axialrichtung der Grundplatte 70 führt, ein Paar von Stoß­ dämpfern 80a, 80b (vgl. Fig. 14), die mit Dämpferbefestigungsnuten 76 in der Grundplatte 70 mit Hilfe von Gewindeelementen 78 verbunden sind, um die Verschiebungshubenden des Gleiters 74 einzustellen und den auf den Gleiter 74 ausgeübten Stoß zu dämpfen.

Die Stoßdämpfer 80a, 80b sind durch Lösen der Schrauben 78 entlang der Nu­ ten 76 verschiebbar.

Eine Platte 84, die eine Magneteinsetzöffnung 82 aufweist, ist an einem Seiten­ bereich des Gleiters 74 angebracht, der im Wesentlichen senkrecht zu der Ver­ schiebungsrichtung des Gleiters 74 angeordnet ist (vgl. Fig. 15). Das Magnet­ feld eines Magneten (nicht dargestellt), der in die Magneteinsetzöffnung 82 ein­ gesetzt ist, wird durch einen nicht dargestellten Sensor erfasst, der in einer Sensorbefestigungsnut 18 gehalten wird. Dementsprechend kann die Position des Gleiters 74 detektiert werden. Ein Verschlusselement 86, welches eine Ein­ setzöffnung 34 für die horizontalen Walzen 24 verschließt, ist an dem anderen Seitenbereich des Gleiters 74 vorgesehen.

Wie in Fig. 15 dargestellt ist, weist der Antriebsabschnitt 64 einen Kolben 91 auf, der entlang einer in einem Zylinderrohr 88 ausgebildeten Bohrung 89 glei­ tend verschiebbar ist. Ein Paar von Kolbenjochen 90a, 90b, die gemeinsam mit dem Kolben 91 verschiebbar sind, ist mit dem Kolben 91 verbunden. Bei dieser Anordnung sind die Kolbenjoche 90a, 90b zwischen Endplatten 92a, 92b des Gleiters 74 angebracht (vgl. Fig. 14) und dienen der Übertragung der geradlinig hin und her gehenden Bewegung des Kolbens 91 auf den Gleiter 74.

Hinsichtlich des übrigen Aufbaus der Linearbetätigungsvorrichtung 60 ein­ schließlich des Antriebsabschnittes 64 wird auf die von dem vorliegenden An­ melder vorgeschlagene japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-304004 (U.S. Patent Nr. 6,308,821) verwiesen.

Wird der Linearführungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Linearbetätigungsvorrichtung 60 zum Transportieren verschiedener Werkstücke verwendet, so kann das Transportgewicht im Wesentlichen gleich­ mäßig aufgenommen werden, um das Werkstück unabhängig von der Befesti­ gungsweise der Linearbetätigungsvorrichtung 60 gleichmäßig zu transportieren. Somit kann die Linearbetätigungsvorrichtung 60 über eine horizontale Befesti­ gung, eine Dachbefestigung oder eine Wandflächenbefestigung angebracht werden.

Claims (13)

1. Linearführungsmechanismus mit einem Basiselement (12) und einem Gleiter (14), die relativ zueinander linear verschiebbar sind, und mit:
einer Horizontalflächenführungsbahn und einer Schrägflächenführungsbahn, die in Axialrichtung des Basiselementes (12) ausgebildet sind,
einem ersten Lastaufnahmeelement, das an dem Gleiter (14) vorgesehen ist und an der Horizontalflächenführungsbahn angreift, und
einem zweiten Lastaufnahmeelement, das an dem Gleiter (14) vorgesehen ist und an der Schrägflächenführungsbahn angreift,
wobei ein Winkel, der durch eine Achse des ersten Lastaufnahmeelements und einer Achse des zweiten Lastaufnahmeelementes gebildet wird, gleich θ ist, ei­ ne Lastaufnahmekapazität des ersten Lastaufnahmeelementes gleich RA ist und eine Lastaufnahmekapazität des zweiten Lastaufnahmeelementes gleich RB ist und
wobei θ, RA und RB so gewählt werden, dass 45° ≦ θ < 90° und 1,2 ≦ RB/RA ≦ 2,7, so dass die Lastwiderstände der ersten und zweiten Lastaufnahmeelemen­ te in einer festgelegten Richtung im Wesentlichen konstant sind, auch wenn die Befestigungsanordnung des Basiselementes (12) und des Gleiters (14) geän­ dert wird.

2. Linearführungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass ein Spieleinstellabschnitt (40) lediglich an dem zweiten Lastaufnah­ meelement vorgesehen ist, und das der Spieleinstellabschnitt (40) ein Spiel (Freiraum) zwischen dem zweiten Lastaufnahmeelement und der Schrägflä­ chenführungsbahn einstellt.

3. Linearführungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass θ, RA und RB so gewählt werden, dass 45° ≦ θ < 73° und 1,2 ≦ RB/RA ≦ 2,7.

4. Linearführungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass θ, RA und RB so gewählt werden, dass 45° ≦ θ < 90° und 1,6 ≦ RB/RA ≦ 2,7.

5. Linearführungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass θ, RA und RB so gewählt werden, dass 53° ≦ θ < 72° und 1,7 ≦ RB/RA ≦ 2,7.

6. Linearführungsmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel θ, der durch die Achse des ersten Lastaufnahmeelementes und die Achse des zweiten Lastaufnahmeele­ mentes gebildet wird, 60° beträgt und dass die Lastaufnahmekapazität des ers­ ten Lastaufnahmeelementes halb so groß ist wie die Lastaufnahmekapazität des zweiten Lastaufnahmeelementes.

7. Linearführungsmechanismus mit einem Basiselement (12) und einem Gleiter (14), die relativ zueinander verschiebbar sind, und mit:
Horizontalflächenführungsbahnen und Schrägflächenführungsbahnen, die in einer Richtung einer Achse des Basiselementes (12) ausgebildet sind,
wenigstens einem Paar horizontaler Walzen (24a bis 24d), die drehbar an dem Gleiter (14) angebracht sind und entlang der Horizontalflächenführungsbahnen rollen und die einander in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Achse gegenüberliegen, und
wenigstens einem Paar schräger Walzen (28a bis 28d), die drehbar an dem Gleiter (14) angebracht sind und entlang der Schrägflächenführungsbahnen rol­ len und die einander in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Achse gegenüberliegen,
wobei die Horizontalwalzen (24a bis 24d) und die schrägen Walzen (28a bis 28d) so eingestellt sind, dass die Lastwiderstände in einer festgelegten Richtung im Wesentlichen konstant sind, auch wenn die Befestigungsposition des Basis­ elementes (12) und des Gleiters (14) geändert wird.

8. Linearführungsmechanismus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, dass ein Winkel, der durch eine Achse der horizontalen Walze (24a bis 24d) und eine Achse der schrägen Walze (28a bis 28d) gebildet wird, gleich A ist, dass eine Lastaufnahmekapazität der horizontalen Walze (24a bis 24d) gleich RA und dass eine Lastaufnahmekapazität der schrägen Walze (28a bis 28d) gleich RB und dass θ, RA und RB so gewählt werden, dass 45° ≦ θ < 90° und 1,2 ≦ RB/RA ≦ 2,7.

9. Linearführungsmechanismus nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein Spieleinstellabschnitt (40) lediglich an der schrägen Walze (28a bis 28d) vorgesehen ist und dass der Spieleinstellabschnitt (40) ein Spiel (Freiraum) zwischen einem Walzenabschnitt der schrägen Walze (28a bis 28d) und der Schrägflächenführungsbahn einstellt.

10. Linearführungsmechanismus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, dass θ, RA und RB so gewählt werden, dass 45° ≦ θ < 73° und 1,2 ≦ RB/RA ≦ 2,7.

11. Linearführungsmechanismus an Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass θ, RA und RB so gewählt werden, dass 45° ≦ θ < 90° und 1,6 ≦ RB/RA ≦ 2,7.

12. Linearführungsmechanismus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, dass θ, RA und RB so gewählt sind, dass 53° ≦ θ < 72° und 1,7 ≦ RB/RA ≦ 2,7.

13. Linearführungsmechanismus nach einem der Ansprüche 7 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, dass ein Winkel θ, der durch eine Achse der horizonta­ len Walze (24a bis 24d) und einer Achse der schrägen Walze (28a bis 28d) ge­ bildet wird, gleich 60° ist und dass eine Lastaufnahmekapazität der horizontalen Walze (24a bis 24d) halb so groß ist wie die Lastaufnahmekapazität der schrä­ gen Walze (28a bis 28d).