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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rollführungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben, bei dem eine Laufbahn-Schiene und ein Gleitelement mit einer dazwischen befindlichen großen Anzahl von Kugeln zusammengesetzt werden, so dass ein angebrachtes Objekt, das an dem Gleitelement befestigt ist, ungehindert eine Hin- und Herbewegung entlang der Laufbahn-Schiene durchführen kann, und insbesondere eine Rollführungsvorrichtung, bei der das Gleitelement mit einem Endlos-Zirkulationsweg für die Kugeln versehen ist, der das Gleitelement befähigt, sich kontinuierlich an der Laufbahn- Schiene entlang zu bewegen, während die Kugeln in eine Endlos-Zirkulation versetzt werden.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Bei einem linearen Führungsabschnitt eines Werkstücktischs einer Werkzeugmaschine oder bei einer beliebigen verschiedener Fördervorrichtungen wird verbreitet eine Rollführungsvorrichtung eingesetzt, bei der ein Gleitelement mit einem beweglichen Element, wie beispielsweise einem darauf angebrachten Tisch, sich kontinuierlich an einer Laufbahn- Schiene entlang bewegt. Bei einer Rollführungsvorrichtung dieses Typs ist das Gleitelement an der Laufbahn-Schiene über eine dazwischen befindliche große Anzahl von Kugeln angebracht, und die Kugeln rollen und tragen dabei eine Last zwischen dem Gleitelement und der Laufbahn-Schiene. Dadurch ist es möglich, dass das an dem Gleitelement angebrachte bewegliche Element eine gleichmäßige Bewegung entlang der Laufbahn-Schiene ausführt und dabei nur geringen Widerstand erfährt. Das Gleitelement ist mit einem Endlos-Umlaufweg für die Kugeln versehen, und die Kugeln werden auf diesem Endlos-Umlaufweg in Umlauf versetzt. Dadurch ist es möglich, dass sich das Gleitelement kontinuierlich an der Laufbahn-Schiene entlang bewegt.
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Die Laufbahn-Schiene weist eine Kugel-Rollnut auf, die in der Längsrichtung verläuft, und das Gleitelement weist eine Last-Rollnut auf, die der Kugel-Rollnut der Laufbahn-Schiene gegenüber liegt, so dass ein Last-Rollweg für die Kugeln durch die Kugel-Rollnut auf der Seite der Laufbahn-Schiene und die Last-Rollnut auf der Seite des Gleitelementes gebildet wird. Das heißt, die Kugeln werden auf der Seite der Laufbahn-Schiene in Kontakt mit der Kugel-Rollnut und auf der Seite des Gleitelementes mit der Last-Rollnut gehalten und rollen, während sie eine dazwischen wirkende Last tragen. Des Weiteren weist das Gleitelement einen lastfreien Rollweg auf, der parallel zu dem Last-Rollweg ist, und beide Enden dieses lastfreien Rollwegs sind kommunizierend über ein Paar Richtungsänderungswege, die in einer Bogenform ausgebildet sind, mit dem Last-Rollweg verbunden. Die Kugeln werden an einem Ende des Last-Rollwegs von der Last befreit und werden aus der Kugel-Rollnut in der Laufbahn-Schiene herausgeleitet und treten in einen der Richtungsänderungswege ein, von wo aus die Kugeln auf den lastfreien Rollweg rollen. Die Kugeln, die durch den lastfreien Rollweg gerollt sind, werden über den Richtungsänderungsweg an der gegenüberliegenden Seite zu der Kugel-Rollnut zurückgeführt, wo sie durch den Last-Rollweg rollen und wieder die Last tragen. Auf diese Weise ist das Gleitelement mit einem Endlos-Zirkulationsweg für die Kugeln versehen, bei dem der Last-Rollweg, ein Richtungsänderungsweg, der lastfreie Rollweg und der andere Richtungsänderungsweg nacheinander verbunden sind, und während sie auf diesem Endlos-Umlaufweg umlaufen, werden die Kugeln abwechselnd in einen belasteten Zustand und einen unbelasteten Zustand versetzt. Dadurch kann sich das Gleitelement ohne Einschränkungen bezüglich des Hubs kontinuierlich an der Laufbahn-Schiene entlang bewegen.
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Herkömmlicherweise enthält das Gleitelement einen Blockkörper, der aus Stahl besteht, der Härten zulässt, und einem Paar Kunstharz-Abschlusskappen, die an der vorderen und der hinteren Abschlussfläche des Blockkörpers befestigt sind. Bei der Herstellung des Blockkörpers wird er zunächst durch Tiefziehen grob geformt, und dann werden eine Anbringungsfläche eines beweglichen Elementes, ein Gewindeloch zum Befestigen eines Fixierbolzens und Durchgangslöcher, die die lastfreien Rollwege bilden, durch spanende Bearbeitung ausgebildet, und des Weiteren ist es erforderlich, Schleifen der lastfreien Rollnuten durchzuführen. Weiterhin werden die Abschlusskappen mit den Heraushebeabschnitten zum Lösen der Kugeln aus den Rollnuten der Laufbahn-Schiene versehen und werden durch Spritzgießen von Kunstharz ausgebildet. Des Weiteren werden die Endabschnitte der Last-Rollwege und die Endabschnitte der lastfreien Rollwege durch die Richtungsänderungswege verbunden, indem die Anschlusskappen genau an der vorderen und der hinteren Endfläche befestigt werden, so dass ein Gleitelement fertiggestellt wird, das mit Endlos-Kugelumlaufwegen versehen ist (
JP H10 9 264 A , geprüftes japanische Gebrauchsmuster mit Nummer
JP H04 53 459 Y2 und usw.).
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- Patentdokument 1: JP H10 9 264 A
- Patentdokument 2: geprüfte japanische Gebrauchsmusterschrift Nummer JP H04 53 549 Y2
- Als Stand der Technik ist auch das Dokument US 4,798,479 A zu erwähnen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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Bei dieser herkömmlichen Rollführungsvorrichtung sind für den Blockkörper, der das Gleitelement bildet, viele Arbeitsstunden für die spanende Bearbeitung erforderlich, so dass es wahrscheinlich ist, das die Zuverlässigkeit hinsichtlich der Genauigkeit der spanenden Bearbeitung beeinträchtigt wird. Des Weiteren ist es zusätzlich zu den vielen Arbeitsstunden für die spanende Bearbeitung des Blockkörpers erforderlich, die Abschlusskappen zum Ausbilden der Endlos-Umlaufwege für die Kugeln bereitzustellen, so dass die Kosten für das Gleitelement auf Grund der Zunahme an Arbeitsstunden bei der spanenden Bearbeitung und der Anzahl von Einzelteilen hoch sind. Des Weiteren ist es, um das Zirkulieren der Kugeln auf den Endlos-Zirkulationswegen zu erleichtern, notwendig, die Anbringung der Abschlusskappen an dem Blockkörper mit hoher Genauigkeit auszuführen, so dass zum Zusammensetzen des Gleitelementes viel Zeit und Aufwand erforderlich sind.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Die vorliegende Erfindung ist angesichts der oben erwähnten Probleme gemacht worden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Rollführungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben zu schaffen, die einfache und kostengünstige Produktion ermöglichen, indem die Anzahl von Teilen verringert wird, die das Gleitelement bilden, und die Anzahl von Arbeitsstunden bei der spanenden Bearbeitung reduziert wird, und die dazu beitragen, eine Verbesserung der Zuverlässigkeit bei der Genauigkeit der spanenden Bearbeitung zu erreichen.
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Die Aufgabe wird mit den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Bei dieser Rollführungsvorrichtung sind die Kugeln in den Spur-Nuten aufgenommen, die in den Flansch-Teilen des Gleitelementes ausgebildet sind, und führen Endlos-Zirkulation in den Spur-Nuten durch. Die Spur-Nuten können in dem Metallplattenelement in einem Stadium vor der Ausbildung des rinnenartigen Gleitelementes durch Biegen des Blechelementes ausgebildet werden. Das heißt, ein Paar Spur-Nuten, in denen Kugeln Endlos-Zirku-Iation durchführen sollen, sind in einem vorgegebenen Intervall in einem flachen Metallplattenelement ausgebildet, und die Abschnitte, in denen die Spur-Nuten ausgebildet sind, werden gebogen und angehoben, um die Flansch-Teile auszubilden und so das rinnenartige Gleitelement auszubilden. Beim Ausbilden der Spur-Nuten in dem flachen Metallplattenelement ist es beispielsweise möglich, kontinuierlich Endlos-Spur-Nuten auszubilden, indem mit einem Stirnfräser oder dergleichen geschnitten wird, oder diese durch Pressen und Verwendung eines Presswerkzeugs auszubilden. In beiden Fällen können die Spur-Nuten in den flachen Blechelement leicht ausgebildet werden, und des Weiteren ist es, indem Biegen an diesem Metallplattenelement durchgeführt wird, auf einfache Weise möglich, ein rinnenartiges Gleitelement auszubilden, das ein Paar Flansch-Teile hat, die mit Spur-Nuten versehen sind. Des Weiteren ist es nicht notwendig, weitere maschinelle Bearbeitung oder Anbringung von Teilen an dem so ausgebildeten Gleitelement durchzuführen, wodurch es möglich wird, das Gleitelement auf einfache und kostengünstige Weise herzustellen. Des Weiteren ist es, da nur sehr wenige Arbeitsstunden erforderlich sind, möglich, eine Verbesserung hinsichtlich der Zuverlässigkeit bei der Genauigkeit der spanenden Bearbeitung zu erreichen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Perspektivansicht einer rollenden Führungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine als Schnitt ausgeführte Vorderansicht der in 1 gezeigten Rollführungsvorrichtung.
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht einer Spur-Nut eines Gleitelementes der in 1 gezeigten rollender Führungsvorrichtung.
- 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die darstellt, wie sich Kugeln in einer Kugelumlenk-Nut der Spur-Nut bewegen.
- 5 ist eine Perspektivansicht, die darstellt, wie das Gleitelement hergestellt wird.
- 6 ist eine Perspektivansicht einer Rollführungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 7 ist eine als Schnitt ausgeführte Vorderansicht der in 6 gezeigten Rollführungsvorrichtung.
- 8 ist eine Perspektivansicht einer Rollführungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
- 9 ist eine als Schnitt ausgeführte Vorderansicht der in 8 gezeigten Rollführungsvorrichtung.
- 10 ist eine Perspektivansicht einer Rollführungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 11 ist eine als Schnitt ausgeführte Vorderansicht der in 10 gezeigten Rollführungsvorrichtung.
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Bezugszeichenliste
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- 1-
- Laufbahn-Schiene,
- 2-
- Gleitelement,
- 3-
- Kugel,
- 10-
- Roll-Nut,
- 20-
- Quersteg,
- 21-
- Flansch-Teil,
- 30-
- Spur-Nut,
- 31-
- geradlinige Last-Nut,
- 33-
- lastfreie geradlinige Nut,
- 34-
- Kugel-Umleit-Nut
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BESTE ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird die Rollführungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 und 2 zeigen eine Rollführungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die Rollführungsvorrichtung der ersten Vorrichtung enthält eine längliche Laufbahn-Schiene 1, die in einer im Wesentlichen rechteckigen Schnittform ausgebildet ist, sowie ein Gleitelement 2, das in einer rinnenartigen Form ausgebildet ist und über eine dazwischen befindliche große Anzahl von Kugeln 3 an der Laufbahn-Schiene 1 angebracht ist, wobei sich das Gleitelement 2 die Laufbahn-Schiene 1 überspannend frei auf der Laufbahn-Schiene 1 bewegt.
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Jede der zwei Seiten der Laufbahn-Schiene 1 hat eine in Längsrichtung verlaufende Roll-Nut 10 für die Kugeln 3. Jede Roll-Nut 10 hat zwei Rollflächen, auf denen die Kugeln 3 rollen, und die in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind, wobei ihr Schnitt in Form eines sogenannten gotischen Bogens ausgebildet ist. So sind die Kugeln 3 an zwei Punkten mit der Roll-Nut in Kontakt, wobei die Kontaktrichtungen um 45° in Bezug auf die untere Fläche der Laufbahn-Schiene 1 geneigt sind. Des Weiteren weist die Laufbahn-Schiene 1 eine Vielzahl von Schrauben-Anbringungslöchern 11 auf, die in vorgegebenen Längsabständen ausgebildet sind, und die Laufbahn-Schiene 1 kann an einem stationären Abschnitt, wie beispielsweise einem Bett, einer Säule oder dergleichen verschiedener Maschinen unter Verwendung der Schrauben-Anbringungs-löcher 11 angebracht werden.
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Das Gleitelement 2 weist einen Quersteg 20 und ein Paar Flansch-Teile 21, 21 rechtwinklig zu dem Quersteg 20 auf und ist in einer rinnenartigen Form so ausgebildet, dass es die Laufbahn-Schiene mit einem dazwischen befindlichen kleinen Spalt überspannt, wie dies in 2 gezeigt wird. Das heißt, die Laufbahn-Schiene 1 befindet sich zwischen den paarigen Flansch-Teilen 21, 21 des Gleitelementes 2. Der Quersteg 20 bildet eine Anbringungsfläche 22 für ein bewegliches Element, wie beispielsweise einen Tisch, wobei der Quersteg 20 Gewindelöcher 23 hat, die in Gewindeeingriff mit Anbringungsschrauben gebracht werden können.
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Eine Spur-Nut 1, die eine große Anzahl von Kugeln 3 aufnimmt, ist, wie in 1 gezeigt, in jeder der Innenflächen der Flansch-Elemente 21 des Gleitelementes 2 der Seitenfläche der Laufbahn-Schiene gegenüber mit dazwischen befindlichen Reihen-Spal-ten ausgebildet. Jede Spur-Nut 30 enthält, wie in 3 dargestellt, eine geradlinige Last-Nut 31, die der Roll-Nut 10 der Laufbahn-Schiene 1 gegenüberliegt, eine lastfreie geradlinige Nut 33, die so ausgebildet ist, das sie parallel zur geradlinigen Last-Nut 31 verläuft und der Seitenfläche der Laufbahn-Nut 1 gegenüberliegt, sowie Kugelumlenk-Nuten 34, die Hindurchlaufen der Kugeln 3 zwischen der geradlinigen Last-Nut 31 und der lastfreien geradlinigen Nut 33 ermöglichen. Die Kugeln 3 rollen und nehmen dabei eine Last zwischen den Roll-Nuten 10 der Laufbahn-Schiene 1 und den geradlinigen Last-Nuten 31 des Gleitelementes 2 auf, so dass sich das Gleitelement 2 frei auf der Laufbahn-Schiene 1 hin- und herbewegen kann. Das heißt, Last-Rollwege für die Kugeln 3 werden durch die Roll-Nuten 10 der Laufbahn-Schiene 1 und die lastfreien geradlinigen Nuten 31 des Gleitelementes 2 gebildet, die einander jeweils gegenüberliegen.
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Die Roll-Nut 10 der Laufbahn-Schiene 1 und die geradlinige Last-Nut 31 in der Spur-Nut 30, die dieser gegenüberliegt, ist, wie in 4 dargestellt, im Schnitt wie ein gotischer Bogen geformt, und jede Kugel 3 ist an zwei Punkten mit der geradlinigen Last-Nut 31 in Kontakt. Die Kontaktrichtung der Kugel 3 und der Roll-Nut 10 bzw. der geradlinigen Last-Nut 31 ist vertikal um 45° in Bezug auf die Richtung der Senkrechten der Innenseitenfläche des Flansch-Teils 21 (Querrichtung in 4) geneigt, und die Kugeln 3 können die gesamte Last aufnehmen, die in einer Richtung rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung des Gleitelementes zwischen der Laufbahn-Schiene 1 und dem Gleitelement 2 ausgeübt wird.
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Die lastfreie geradlinige Nut 33, die einen Teil der Spur-Nut 30 bildet, hat eine Breite, die geringfügig größer ist als der Durchmesser der Kugeln 3 und liegt der seitlichen Fläche der Laufbahn-Schiene 1 gegenüber und bildet so einen lastfreien Rollweg für die Kugeln 3. Die Tiefe der lastfreien geradlinigen Nut 33 ist im Wesentlichen dem Durchmesser der Kugeln 3 gleich oder geringfügig kleiner als dieser, und da ein Spalt zwischen dem Flansch-Teil 21 des Gleitelementes 2 und der seitlichen Fläche der Laufbahn-Schiene 1 vorhanden ist, werden die Kugeln 3 in der lastfreien Roll-Nut 33 in einem lastfreien Zustand aufgenommen, das heißt in einem Zustand, in dem sie sich frei drehen können.
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Die Kugelumlenk-Nuten 34 haben im Wesentlichen U-förmige Laufbahnen, die die geradlinigen Last-Nuten 31 und die lastfreien geradlinigen Nuten 33 verbinden, wobei die U-förmigen-Laufbahnen die Kugeln 3, die durch geradlinigen Last-Nuten 31 gerollt sind und dabei eine Last getragen haben, von der Last befreien und allmählich die Richtung ändern, in der die Kugeln 3 rollen und sie nach Richtungsänderung um 180° in die lastfreien geradlinigen Nuten 33 leiten. Die Kugelumlenk-Nuten 34 sind so ausgebildet, dass sie an den Positionen, an denen sie mit den geradlinigen Last-Nuten 31 verbunden sind, am höchsten sind, und an den Positionen, an denen sie mit den lastfreien geradlinigen Nuten 33 verbunden sind, am tiefsten sind. Aufgrund der allmählichen Vertiefung der Kugelumlenk-Nuten 34 werden die Kugeln 3, die durch die geradlinigen Last-Nuten 31 gerollt sind, beim Eintreten in die Kugelumlenk-Nuten 34 von der Last befreit, bewegen sich in einem lastfreien Zustand durch die Kugelumlenk-Nuten 34 auf die lastfreien geradlinigen Nuten 33 zu und treten direkt in die lastfreien geradlinigen Nuten 33 ein, wobei sie den lastfreien Zustand beibehalten.
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Wenn das Gleitelement 2 an der Laufbahn-Schiene 1 entlang bewegt wird, bewegen sich die Kugeln 3, die zwischen den Roll-Nuten 10 der Laufbahn-Schiene 1 und den geradlinigen Last-Nuten 31 des Gleitelementes 2 gehalten werden, dass heißt, die Kugeln 3, die Last auf den Rollwegen tragen, in den geradlinigen Last-Nuten 31 mit einer Geschwindigkeit von 0,5V das heißt, der Hälfte einer Geschwindigkeit, mit der sich das Gleitelement 2 relativ zu der Laufbahn-Schiene 1 bewegt. Da die Kugelumlenk-Nuten 34, wie oben erläutert, allmählich tiefer werden, werden die Kugeln 3, die durch die geradlinigen Last-Nuten 31 rollen, beim Erreichen der Kugelumlenk-Nuten 34 allmählich von der Last befreit. Die von der Last befreiten Kugeln 3 bewegen sich unverändert durch die Roll-Nuten 10 der Laufbahn-Schiene 1 und werden durch die folgenden Kugeln 3 geschoben, und da die Kugelumlenk-Nuten 34 das Rollen der Kugeln 3 in den Rollen 13 unterbrechen und die Laufrichtung der Kugeln 3 zwangsweise ändern, werden die Kugeln 3 durch die Kugelumlenk-Nuten 34 in den Rollnuten 10 seitlich bewegt und bewegen sich in den Roll-Nuten 10 nach oben, bis sie allmählich bis zu der seitlichen Fläche der Laufbahn-Schiene aufgestiegen sind. Dadurch verlassen die Kugeln 3 die Roll-Nuten 10 der Laufbahn-Schiene 1 vollständig und werden vollständig in den Kugelumlenk-Nuten 34 des Gleitelementes 2 aufgenommen.
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Die Kugelumlenk-Nuten 34 haben im Wesentlichen U-förmige-Laufbahnen, so dass die in den Kugelumlenk-Nuten 34 aufgenommenen Kugeln 3 ihre Rollrichtung umkehren und in einen lastfreien Rollweg eintreten, der durch die seitliche Fläche der Laufbahn-Schiene 1 und die lastfreie geradlinige Nut 33 des Gleitelementes 2 gebildet wird, die einander gegenüberliegen. Die Kugeln 3, die den lastfreien Rollweg durchlaufen haben, treten an der gegenüberliegenden Seite in die Kugelumlenk-Nut 34 ein und kehren die Rollrichtung um, bevor sie wieder in einen Last-Rollweg eintreten, der durch die Roll-Nut 10 der Laufbahn-Schiene 1 und die geradlinige Last-Nut 31 des Gleitelementes 2 gebildet wird. Bei diesem Vorgang bewegen sich die Kugeln 3 in der Roll-Nut 10 der Laufbahn-Schiene 1 seitlich nach unten und treten in den lastfreien Rollweg ein und da die Tiefe der Kugelumlenk-Nut 34 allmählich verringert wird, wird ein Übergang von dem lastfreien Zustand in den belasteten Zustand bewirkt.
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Auf diese Weise zirkulieren die Kugeln 3 durch die Spur-Nuten 30 des Gleitelementes, und durch diese Zirkulation kann sich das Gleitelement 2 ununterbrochen und kontinuierlich an der Laufbahn-Schiene 1 entlang bewegen.
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Bei der Rollführungsvorrichtung dieser Ausführungsform sind die oben beschriebenen Spur-Nuten 30 in den Flansch-Teilen des Gleitelementes den seitlichen Flächen der Laufbahn-Schiene 1 gegenüberliegend ausgebildet, und die Endlos-Zirkulationswege für die Kugeln 3 werden durch Spur-Nuten 30 gebildet, so dass der Aufbau des Gleitelementes 2 sehr einfach ist. Des Weiteren werden Eintreten der Kugeln 3 in die Roll-Nuten 10 der Laufbahn-Schiene und Lösen derselben daraus lediglich durch die Kugelumlenk-Nuten 34 bewirkt, die in den Spur-Nuten 30 ausgebildet sind, und kein weiteres Element ist erforderlich. Daher ist der Aufbau des Gleitelementes 2 auch in dieser Hinsicht sehr einfach.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des Gleitelementes 2 beschrieben.
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Das Gleitelement 2 wird ausgebildet, indem ein Metallplattenelement 4, wie beispielsweise eine flache Stahlplatte, in eine rinnenartige Form gebogen wird, und auf einer Stufe vor dem Biegen werden die Spur-Nuten 30 und die Gewindelöcher 23 durch spanende Bearbeitung ausgebildet.
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Zunächst wird das flache Metallplattenelement 4 in Bereiche unterteilt, die dem Quersteg 20 bzw. dem Paar Flansch-Teile 21, 21 entsprechen. Die Spur-Nuten 30 werden, wie in 5 dargestellt, in den Flächen der Bereiche ausgebildet, die den Flansch-Teilen 21 entsprechen. Die Spur-Nuten 30 können einfach durch Fräsen unter Verwendung eines Stirnfräsers oder dergleichen ausgebildet werden, so können beispielsweise die geradlinigen Last-Nuten 31 ausgebildet werden, in dem ein Form-Fräser eingesetzt wird, der der Querschnittsform eines gotischen Bogens entspricht. Die Kugelumlenk-Nuten 34 und die lastfreien geradlinigen Nuten 33 können als Nuten mit im Wesentlichen halbkreisartiger Querschnittsform unter Verwendung eines Kugelstimfräsers ausgebildet werden. Des Weiteren können die Tiefen der geradlinigen Last-Nuten 31 und der lastfreien geradlinigen Nuten 33 mit hoher Genauigkeit über numerische Steuerung der Werkzeugmaschine reguliert werden, und auch hinsichtlich der Kugelumlenk-Nuten 34 zwischen den geradlinigen Last-Nuten 31 und den lastfreien geradlinigen Nuten 33 ist es möglich, ihnen eine ausreichende Tiefe und Form zu verleihen, die Lösen der Kugeln aus den Roll-Nuten 10 der Laufbahn-Schiene 1 ermöglicht.
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Des Weiteren können die lastfreien geradlinigen Nuten 33 und die Kugelumlenk-Nuten 34 mit der gleichen Querschnittsform des gotischen Bogens wie die der geradlinigen Last-Nuten 31 ausgebildet werden, wobei es in diesem Fall, in dem die Tiefen der Nuten 33, 34 reguliert werden, möglich ist, die Kugeln 3 in einem lastfreien Zustand zu versetzen. Auf diese Weise ist es, wenn die geradlinigen Last-Nuten 31, die lastfreien geradlinigen Nuten 33 und die Kugelumlenk-Nuten 34 in der gleichen Querschnittsform ausgebildet werden, möglich, die Spur-Nuten 30 in einem Prozess unter Verwendung lediglich einer Form von Fräser auszubilden, wodurch die Ausbildung der Spur-Nuten 30 weiter vereinfacht wird.
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Wenn die Lastaufnahmefähigkeit des Gleitelementes 2 gering ist und eine dünnere Platte als das Metallplattenelement zum Ausbilden des Gleitelementes 2 verwendet wird, können die Spur-Nuten 30 durch plastische Bearbeitung, wie beispielsweise Pressen, ohne Durchführen von Schneidbearbeitung ausgebildet werden. In diesem Fall kann das Gleitelement 2 mit geringerem Kostenaufwand und in größeren Mengen ausgebildet werden als in dem Fall, in dem die Spur-Nuten 30 durch Schneiden ausgebildet werden.
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Wenn die Spur-Nuten 30 in dem Metallplattenelement 4 ausgebildet sind, werden die Löcher 23 durch spanendes Bearbeiten in dem Bereich des Metallplattenelementes 4 ausgebildet, der dem Quersteg 20 entspricht, und des Weiteren werden ansteigenden Bezugsnuten 24, die im Wesentlichen V-förmigen-Querschnitt haben, an Grenzen zwischen dem Quersteg 20 und den Flansch-Teilen 21 ausgebildet. Indem die ansteigenden Bezugsnuten 24 im Voraus ausgebildet werden, ist es möglich, Biegen der Flansch-Teile 21 in Bezug auf den Quersteg 20 mit hoher Genauigkeit durchzuführen. Wenn das Metallplattenelement 4 dünn ist und das Biegen der Flansch-Teile 21 mit ausreichender Genauigkeit durchgeführt werden kann, ist es nicht notwendig, die ansteigenden Bezugsnuten 24 auszubilden.
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Dann wird, um die Verschleißfestigkeit der Spur-Nuten 30 gegenüber dem Rollen der Kugeln 3 zu verbessern, Oberflächenhärtbearbeitung in den Bereichen des Metallplattenelementes 4 durchgeführt, die den Flansch-Teilen 21 entsprechen. Als Oberflächenhärtbearbeitung können Hochfrequenzhärten, Einsatzhärten und Nitrieren oder dergleichen durchgeführt werden. Wenn es durch die Härtverarbeitung zum Verziehen des Metallplattenelementes kommt, ist es möglich, Fertigbearbeitung an den Spur-Nuten 30 nach der Härtbearbeitung unter Verwendung eines Hartmetall-Stirnfräsers oder dergleichen durchzuführen.
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Des Weiteren werden, wenn die Oberflächen-Härtebearbeitung an den Spur-Nuten 30 auf diese Weise abgeschlossen ist, die Endabschnitte des Metallplattenelementes 4, in denen die Spur-Nuten 30 ausgebildet worden sind, wie in 5 mit abwechselnden langen und kurzen unterbrochenen Linien angedeutet, angehoben, und die paarigen Flansch-Teile 21, 21 werden in Bezug auf den Quersteg 20 senkrecht angehoben, so dass das Gleitelement 2 mit im Wesentlichen rinnenartiger Querschnittsform fertiggestellt ist.
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In dem so ausgebildeten Gleitelement 2 ist ein Paar Spur-Nuten 30 an vorgegebenen Positionen an den Plattenelement 4 ausgebildet, und die paarigen Flansch-Teile 21 sind genau so weit angehoben, dass die Spur-Nuten 30 sich gegenüberliegen. Des Weiteren ist es, was die Spur-Nuten 30 angeht, möglich, Bearbeitung an dem flachen Metallplattenelement 4 so durchzuführen, dass das Gleitelement sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Des Weiteren ist kein anderes Teil als das Metallplattenelement 4 erforderlich, um das Gleitelement 2 mit Endlos-Zirkulationswegen für die Kugeln 3 zu versehen, und es ist nicht notwendig, ein anderes Bauteil herzustellen oder anzubringen. Daher ist die Anzahl von Arbeitsstunden für die Bearbeitung außerordentlich gering, und es ist möglich, eine Verbesserung der Zuverlässigkeit hinsichtlich der Genauigkeit der spanenden Bearbeitung zu erreichen.
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6 und 7 zeigen eine Rollführungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In der in 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform wird ein massives Stahlelement mit im Wesentlichen rechteckiger Querschnittsform als die Laufbahn-Schiene 1 eingesetzt. Im Unterschied dazu wird in der zweiten Ausführungsform eine Laufbahn-Schiene 5 ausgebildet, indem ein Metallplattenelement wie das Gleitelement 2 gebogen wird. Die Laufbahn-Schiene 5 weist einen Basisabschnitt 50 auf, der mit einer Schraube an einem Maschinenteil, wie beispielsweise einem Bett oder einer Säule, befestigt ist, sowie ein Paar Seitenwandabschnitte 51, 51, die aufrechtstehend an dem Basisabschnitt 50 vorhanden sind. Die Laufbahn-Schiene 5 ist in einer im Wesentlichen kanalartigen Querschnittsform mit einer Aufnahme-Nut 50a zwischen dem Paar Seitenwandabschnitte 51 ausgebildet, und Roll-Nuten 52 für die Kugeln 3 sind in den äußeren Seitenflächen der Seitenwandabschnitte 51 ausgebildet. Des Weiteren weist der Basisabschnitt 50 ein Montageloch 53 auf, durch das eine Befestigungsschraube hindurchzuführen ist.
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Die Laufbahn-Schiene 5 kann leicht durch Pressen oder Walzprofilieren hergestellt werden, und insbesondere beim Walzprofilieren können die Vorgänge des Ausbildens der Roll-Nuten 52 für die Kugeln 3 bis zum Anheben der Seitenwandabschnitte 51 zusammen als eine Reihe von Prozessen auf der gleichen Fertigungsstraße durchgeführt werden. So kann die Laufbahn-Schiene 5 kostengünstig und in großen Mengen hergestellt werden, und indem das Gleitelement 2 der ersten Ausführungsform mit der Laufbahn-Schiene 5 kombiniert wird, ist es möglich, eine Rollführungsvorrichtung zu sehr niedrigen Kosten bereitzustellen.
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Das Gleitelement 2, das in 6 und 7 dargestellt ist, ist das gleiche wie das Gleitelement 2 der ersten Ausführungsform, das in 1 und 2 dargestellt ist, so dass dafür die gleichen Bezugszeichen verwendet werden und eine ausführliche Beschreibung desselben weggelassen wird.
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8 und 9 zeigen im Folgenden eine Rollführungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In der dritten Ausführungsform ist die Rollführungsvorrichtung, die in den 6 und 7 dargestellt ist, mit einer Schraubenwelle 6a zum Antreiben des Gleitelementes 2 versehen, die so ein lineares Stellglied bildet, das das Gleitelement 2 in Reaktion auf die Drehung eines Motors hin- und herbewegt.
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Zwischen den paarigen Flansch-Teilen der Laufbahn-Schiene 5, die in einer rinnenartigen Form ausgebildet ist, ist die Schraubenwelle 6 angeordnet, die sich in der Längsrichtung der Laufbahn-Schiene erstreckt, und die Schraubenwelle 6a wird von einem Lager (nicht dargestellt) drehbar so gelagert, dass sie in Bezug auf die Laufbahn-Schiene 1 gedreht werden kann. Ein Mutterelement 6b, das in Gewindeeingriff mit der Schraubenwelle 6a zu bringen ist, ist an der unteren Fläche des Querstegs 20 des Gleitelementes 2 befestigt, d.h. der Fläche an der Seite, die der Anregungsfläche 22 für ein bewegliches Element gegenüberliegt. So ist es, wenn die Schraubenwelle 6a von einem Motor gedreht wird, möglich, zu bewirken, dass das Gleitelement 2 entsprechend dem gedrehten Maß der Drehung der Schraubenwelle 6 an der Laufbahn-Schiene 5 entlang eingezogen wird. Um das Antriebsdrehmoment des Motors zu verringern und den Motor klein auszulegen, wird vorzugsweise eine Kombination aus Schraubenwelle und Mutternelement eingesetzt, bei der das Mutternelement 6b über eine große Anzahl dazwischen befindlicher Kugeln, die endlos umlaufen, in Gewindeeingriff mit der Schraubenwelle 6a gebracht wird. Die Kombination aus der Schraubenwelle und dem Mutternelement kann jedoch auch von dem Typ sein, bei dem die Schraubenwelle 6a und das Mutternelement 6b einfach in Gleitkontakt miteinander sind.
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Bei dem linearen Stellglied, das in 8 und 9 dargestellt ist, befindet sich die Schraubenwelle 6a in der Aufnahme-Nut 50 der rinnenartigen Laufbahn-Schiene 5, und das Mutternelement 6b, das in Gewindeeingriff mit der Schraubenwelle 6a ist, befindet sich ebenfalls in der Aufnahme-Nut 50a der Laufbahn-Schiene und ist an dem Quersteg 20 des Gleitelementes 2 befestigt, so dass die Schraubenwelle und das Mutternelement nicht aus der Laufbahn-Schiene und dem Gleitelement vorstehen können, so dass ein lineares Stellglied geringer Größe ausgebildet werden kann.
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10 und 11 zeigen eine Rollführungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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In dieser Ausführungsform hat eine Laufbahn-Schiene 7 einen Basisabschnitt 70, der mit Schrauben an einem Maschinenabschnitt, wie beispielsweise einem Bett oder einer Säule zu befestigen ist, und ein Paar Seitenwandabschnitte 71, 71, die aufrecht stehend an dem Basisabschnitt 70 vorhanden sind. Die Laufbahn-Schiene 70 hat eine Aufnahme-Nut 70a zwischen dem Paar Seitenwandabschnitte 71 und ist in einer im Wesentlichen rinnenartigen Querschnittsform ausgebildet, wobei Roll-Nuten 72 für die Kugeln 70 in den Innenflächen der Seitenwandabschnitte 71 ausgebildet sind. Des Weiteren weist der Basisabschnitt 70 ein Anbringungsloch 73 auf, durch das eine Befestigungsschraube hindurchzuführen ist.
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Ein Gleitelement 8 weist einen Quersteg 80 und ein Paar Flansch-Teile 81, 81 rechtwinklig zu dem Quersteg 80 auf und ist in einer rinnenartigen Form ausgebildet und lose in die Aufnahme-Nut der Laufbahn-Schiene eingefasst, wie dies in 11 dargestellt ist. Das heißt, das Gleitelement 8 befindet sich zwischen dem Paar Seitenabschnitte 71, 71 der Laufbahn-Schiene 7, und die äußeren Seitenflächen der Flansch-Teile 81 des Gleitelementes 80 und die inneren Seitenflächen der Seitenwandabschnitte 71 der Laufbahn-Schiene 7 liegen einander über dazwischen befindlich kleine Spalte gegenüber. Die obere Fläche des Querstegs 80 steht aus der Aufnahme-Nut 70a der Laufbahn- Schiene 7 nach oben vor und bildet eine Anbringungsfläche 82 für ein bewegliches Element, wie beispielsweise einen Tisch. Der Quersteg 80 weist Gewindelöcher 83 auf, die in Gewindeeingriff mit Anbringungsschrauben zu bringen sind.
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Die Spur-Nuten 30, die eine große Anzahl von Kugeln 3 aufnehmen, sind wie in 10 dargestellt, in den äußeren Seitenflächen der Flansch-Teile 81 des Gleitelementes 8 den inneren Seitenflächen der Seitenwandabschnitt 71 der Laufbahn-Schiene 7 über dazwischen befindlich kleine Spalte gegenüberliegend ausgebildet. Jede der Spur-Nuten ist vollständig die gleiche wie die unter Bezugnahme auf 3 beschriebene und enthält die geradlinige Last-Nut 31, die der Roll-Nut 72 der Laufbahn-Schiene 7 gegenüberliegt, sowie eine Zirkulations-Nut 32, die bewirkt, dass die Kugeln von einem Ende der geradlinigen Last-Nut 31 zum anderen Ende derselben zirkulieren. Die Kugeln 3 rollen, während sie Last zwischen den Roll-Nuten 72 der Laufbahn-Schiene 7 und den geradlinigen Last-Nuten 31 des Gleitelementes 8 tragen, und zirkulieren des Weiteren endlos durch die Zirkulations-Nuten, während sich das Gleitelement 8 in der Aufnahme-Nut 70 an der Laufbahn-Schiene 7 entlang frei hin- und her bewegt.
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Auch bei der Rollführungsvorrichtung, die in 10 und 11 dargestellt ist, wird das Gleitelement 8 ausgebildet, indem Biegen eines flachen Metallplattenelementes durchgeführt wird. Das heißt, ein Paar Spur-Nuten 30, 30 wird in einem vorgegebenen Intervall in dem Metallplattenelement ausgebildet, und Biegen wird an den Metallplattenelement so durchgeführt, dass sich die Spur-Nuten 30 in den Außenseitenflächen der Flansch-Teile befinden, so dass das Gleitelement 8 fertiggestellt wird. Die Laufbahn-Schiene wird ebenfalls aus einem flachen Metallplattenelement durch Walzprofilieren oder dergleichen hergestellt. So kann die Rollführungsvorrichtung der vierten Ausführungsform wie die oben beschriebene Rollführungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform ebenfalls einfach und kostengünstig ausgebildet werden.
