DE102020130851A1

DE102020130851A1 - Machine slide for fast, high-precision movements

Info

Publication number: DE102020130851A1
Application number: DE102020130851.5A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Grzesik
Original assignee: Cadeis GmbH
Current assignee: Cadeis GmbH
Priority date: 2020-11-23
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2022-05-25

Abstract

In vielen Vorrichtungen werden Funktionseinheiten (1) mithilfe von Schlittensystemen bewegt. Diese dienen zum Beispiel zur Bearbeitung, Handhabung oder Vermessung von Werkstücken. Für die Ausführung der Funktion ist es oft erforderlich, die Funktionseinheiten so schnell und genau wie möglich auf Bahnen im Raum zu bewegen. Hierzu werden sie an einen 1. Schlitten (10) angebunden, der seinerseits an einen Träger (17) über ein Führungssystem angebunden wird, das aus Schienen (13) und Läufern (14, 16) besteht. Der Träger (17) ist ein 2. Schlitten, der seinerseits an einen 3. angebunden ist. Wirken auf die Funktionseinheit Kräfte durch Beschleunigung oder Interaktion mit einem Werkstück, werden die Schlitten verformt. Vor allem der 1. Schlitten erfährt große Verformungen, insbesondere Verbiegungen in Bereichen nahe der vorderen Stirnfläche (15) des vorderen Läufers (14). Einige hiervon begrenzen zusammen mit dem Gewicht des Schlittens Geschwindigkeiten, mit denen die Funktionseinheit auf Bahnen mit großen Krümmungen bewegt werden kann, ohne vorgegebene Abweichungen von einer Idealkurve zu überschreiten. Die Ausprägung der relevanten Verformungen und das Gewicht des Schlittens hängen maßgeblich von seiner Formgestalt ab. Gegenstand der Erfindung sind Formgebungen von Schlitten, die auf entscheidende Belastungen der gegebenen Anwendung so angepasst sind, dass die relevanten Verformungen besonders gering sind. Solche Schlitten zeigen starke Variationen von Außenformen und Wandstärken insbesondere auch über die Länge des Schlittens zwischen Stirnwand (11) und Schlittenende (12).In many devices, functional units (1) are moved using slide systems. These are used, for example, for processing, handling or measuring workpieces. In order to perform the function, it is often necessary to move the functional units along paths in space as quickly and precisely as possible. For this purpose, they are connected to a first carriage (10), which in turn is connected to a carrier (17) via a guide system consisting of rails (13) and runners (14, 16). The carrier (17) is a second carriage, which in turn is connected to a third. If forces act on the functional unit due to acceleration or interaction with a workpiece, the slides are deformed. Above all, the 1st carriage experiences large deformations, in particular bending in areas near the front end face (15) of the front runner (14). Some of these, together with the weight of the carriage, limit speeds at which the functional unit can be moved on trajectories with large curvatures without exceeding predetermined deviations from an ideal curve. The extent of the relevant deformations and the weight of the sled depend largely on its shape. The subject of the invention is shapes of slides that are adapted to the critical loads of the given application in such a way that the relevant deformations are particularly small. Such carriages show strong variations in external shapes and wall thicknesses, in particular over the length of the carriage between the end wall (11) and the end of the carriage (12).

Description

In vielen Maschinen und Vorrichtungen werden Funktionseinheiten mithilfe von Schlittensystemen bewegt. Diese dienen zum Beispiel zur Bearbeitung, Handhabung oder Vermessung von Werkstücken. Für die Ausführung der Funktion ist es oft erforderlich, die Funktionseinheiten so schnell und so genau wie möglich auf Bahnen im Raum zu bewegen. Dabei wirken Kräfte durch Beschleunigungen und Interaktionen der Funktionseinheit mit Werkstücken, die insbesondere den Schlitten verformen, an den die Funktionseinheit direkt angebunden ist. Einige dieser Verformungen begrenzen zusammen mit dem Gewicht dieses Schlittens Geschwindigkeiten, mit denen die Funktionseinheit auf Bahnen mit großen Krümmungen bewegt werden kann, ohne vorgegebene Abweichungen von einer Idealkurve zu überschreiten. Die Ausprägung der relevanten Verformungen und das Gewicht des Schlittens hängen maßgeblich von dessen Formgestalt ab. Gegenstand der Erfindung sind Formen von Schlittenkörpern, mit denen besonders hochgenaue schnelle Bewegungen von Funktionseinheiten auf stark gekrümmten Bahnen erzeugt werden können.In many machines and devices, functional units are moved using slide systems. These are used, for example, for processing, handling or measuring workpieces. For the execution of the function, it is often necessary to move the functional units as quickly and as precisely as possible on paths in space. In this case, forces act as a result of accelerations and interactions of the functional unit with workpieces, which in particular deform the carriage to which the functional unit is directly connected. Some of these deformations, together with the weight of this carriage, limit speeds at which the functional unit can be moved on trajectories with large curvatures without exceeding predetermined deviations from an ideal curve. The extent of the relevant deformations and the weight of the sled depend largely on its shape. The invention relates to forms of slide bodies with which particularly high-precision, fast movements of functional units can be generated on strongly curved paths.

Stand der TechnikState of the art

Sind niedrige Verformungen wichtig, werden diejenigen Schlitten, an die eine Funktionseinheit direkt angebunden ist, als weitgehend geschlossene Hohlkörper ausgeführt. Sie besitzen nach dem Stand der Technik eine annähernd quaderförmige oder eine annähernd rohrförmige Gestalt. Letztere wird zur Anbindung von Führungssystemen oder Abdeckungen in Teilbereichen an eine quaderähnliche Gestalt angepasst. Im Fall von Rohrstrukturen wird eine einheitliche Wanddicke verwendet, die nur in Teilbereichen aufgedickt wird. Bei quaderförmigen Gestalten wird In der Regel die Bodenwand, an die das Führungssystem und ggf. ein Antrieb angebunden ist, mit einer Wandstärke ausgeführt, die gleich oder größer ist als die Wandstärke in den Seitenwänden. Die Wandstärke der Deckwand wird ähnlich groß gehalten wie die der Seitenwände. Eine wesentliche Veränderung der Wandstärken innerhalb des Querschnitts erfolgt nach dem Stand der Technik nicht, wenn man von lokalen Abweichungen wie Rippen zur Verstärkung, Aufdickungen zur Anbindung eines Führungssystems, Veränderungen zur Integration anderer Bauteile oder Öffnungen für Montagearbeiten absieht.If low deformations are important, those slides to which a functional unit is directly connected are designed as largely closed hollow bodies. According to the prior art, they have an approximately cuboid or approximately tubular shape. The latter is adapted to a cuboid shape for the connection of guide systems or covers in some areas. In the case of tubular structures, a uniform wall thickness is used, which is only thickened in some areas. In the case of cuboid shapes, the bottom wall to which the guide system and possibly a drive is connected is generally designed with a wall thickness that is the same as or greater than the wall thickness in the side walls. The wall thickness of the top wall is kept similar to that of the side walls. According to the state of the art, there is no significant change in the wall thicknesses within the cross-section, apart from local deviations such as ribs for reinforcement, thickening for the connection of a guide system, changes for the integration of other components or openings for assembly work.

Die zugrundeliegende Thematik wird im folgenden anhand eines Beispiels stark vereinfacht illustriert: 1 zum Stand der Technik zeigt eine Verbiegung eines Schlittens 2 hervorgerufen durch eine Kraft F auf die Funktionseinheit 1 (dargestellt in 1 als Pfeil mit Bezeichnung F für Kraft). Die Lage des Schlittens 2 wird bestimmt durch seine Anbindung an einen Träger 9 mittels eines Führungssystems, das einerseits aus Schienen 5 und andererseits aus Läufern 6, 8 besteht, die parallel zu den Schienen verschiebbar und senkrecht zu den Schienen elastisch an diese angebunden sind. Der Träger 9 ist in der Regel ein zweiter Schlitten, der seinerseits an einen dritten angebunden ist, so dass Bewegungen im Raum möglich sind. Die Anbindung des ersten Schlittens 2 erfolgt im Wesentlichen über die Läufer 6, 8. Unter Wirkung der Kraft F entsteht eine Knickzone im Schlitten. Diese ist besonders ausgeprägt in einem Bereich nahe der Stirnflächen 7 derjenigen Läufer 6, die den geringsten Abstand zur Funktionseinheit 1 haben. Die Höhe des Schlittens ist konstant, obwohl die Biegebelastungen stark variieren.The underlying topic is illustrated in the following in a highly simplified manner using an example: 1 on the prior art shows a bending of a carriage 2 caused by a force F on the functional unit 1 (shown in 1 as an arrow labeled F for force). The position of the carriage 2 is determined by its connection to a carrier 9 by means of a guide system, which consists of rails 5 on the one hand and runners 6, 8 on the other hand, which can be displaced parallel to the rails and are elastically connected to the rails perpendicular to them. The carrier 9 is usually a second carriage, which in turn is connected to a third, so that movements in space are possible. The first carriage 2 is essentially connected via the runners 6, 8. Under the action of the force F, a buckling zone occurs in the carriage. This is particularly pronounced in an area close to the end faces 7 of those runners 6 which are at the shortest distance from the functional unit 1 . The height of the carriage is constant, although bending loads vary widely.

Angebunden sind die meisten Schlitten 2 an einen Träger 9 einseitig im Bereich von Läufern 6, 8, die in der Nähe der Seitenwände befestigt sind. Die größten Verformungen entstehen dabei, wenn sich die Läufer 6, 8 in der Nähe des hinteren Endes 4 des Schlittens 2 befinden. Kräfte hervorgerufen durch Interaktion mit Werkstücken werden über die Funktionseinheit 1 am vorderen Ende 3 des Schlittens 2 annähernd mittig aufgeprägt. Die Kraftflüsse verlaufen von der Funktionseinheit 1 zu den Läufern 6, 8. Hieraus resultieren Spannungen, die über den Schlittenkörper sehr stark variieren. Schlitten nach dem Stand der Technik sind nur unvollkommen an diese Spannungsverläufe angepasst. Deshalb ist die Schlittenmasse nicht optimal zur Reduzierung wichtiger Verformungen eingesetzt und größer als notwendig.Most carriages 2 are connected to a carrier 9 on one side in the area of runners 6, 8, which are fastened in the vicinity of the side walls. The greatest deformations occur when the runners 6, 8 are in the vicinity of the rear end 4 of the carriage 2. Forces caused by interaction with workpieces are applied approximately in the middle via the functional unit 1 at the front end 3 of the carriage 2 . The power flows run from the functional unit 1 to the runners 6, 8. This results in stresses that vary greatly over the carriage body. State-of-the-art carriages are only imperfectly adapted to these stress profiles. Therefore, the carriage mass is not optimally used to reduce important deformations and is larger than necessary.

Problemstellungproblem

Werden Funktionseinheiten mit Schlittensystemen auf Bahnen im Raum bewegt, wirken veränderliche Kräfte aufgrund von Beschleunigungen und Interaktionen der Funktionseinheit mit Werkstücken. Diese führen zu Verformungen insbesondere desjenigen Schlittens, an den die Funktionseinheit direkt angebunden ist. Einige dieser Verformungen begrenzen zusammen mit dem Gewicht diese Schlittens Geschwindigkeiten, mit denen die Funktionseinheit auf Bahnen mit großen Krümmungen bewegt werden kann, ohne vorgegebene Abweichungen von einer Idealkurve zu überschreiten. Die Ausprägung der relevanten Verformungen und die Gesamtmasse des Schlittens sind zu reduzieren.If functional units are moved with slide systems on paths in space, changing forces act due to acceleration and interactions of the functional unit with workpieces. These lead to deformations, in particular of that carriage to which the functional unit is directly connected. Some of these deformations, together with the weight of this carriage, limit speeds at which the functional unit can be moved on trajectories with large curvatures without exceeding predetermined deviations from an ideal curve. The extent of the relevant deformations and the total mass of the carriage must be reduced.

Lösungsvorschlagsuggested solution

Der Schlittenkörper wird an die starken Unterschiede der in unterschiedlichen Bereichen wirkenden Belastungen durch große Änderungen seiner Außenkontur und Wandstärken angepasst, wie es in den Ansprüchen beschrieben ist.The carriage body is adapted to the great differences in the loads acting in different areas by large changes in its outer contour and wall thicknesses, as described in the claims.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die Entwicklung guter Formgestalten von Schlitten für eine Anwendung ist ein sehr schwieriger Prozess, da Felder von Verformungsvektoren optimiert werden müssen und viele verschiedene Einflüsse und Variablen zu berücksichtigen sind. Zur Erleichterung des Verständnisses der Ansprüche können nur wenige Einzelaspekte stark vereinfacht mit Beispielen illustriert werden.Developing good sled shapes for an application is a very difficult process, since arrays of strain vectors have to be optimized and many different influences and variables have to be considered. To facilitate the understanding of the claims, only a few individual aspects can be illustrated in a highly simplified manner with examples.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Gleiche bzw. ähnliche Elemente in den Figuren können hierbei mit gleichen Bezugsnummern bezeichnet sein. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Merkmale begrenzt, sondern umfasst alle möglichen Ausführungen, die den unabhängigen Ansprüchen entsprechen. In den Ansprüchen wird auf die Figuren Bezug genommen. Dies geschieht ausschließlich zur Verdeutlichung des Inhalts an einem Beispiel. Der Geltungsumfang der Ansprüche ergibt sich jedoch allein aus dem Text und ist nicht auf die Beispiele begrenzt, auf die zur Verdeutlichung hingewiesen wird.Exemplary embodiments of the present invention are described below with reference to the attached figures. Identical or similar elements in the figures can be given the same reference numbers. However, the present invention is not limited to the exemplary embodiments described below and their features, but includes all possible implementations that correspond to the independent claims. In the claims, reference is made to the figures. This is done solely to illustrate the content using an example. However, the scope of the claims should be determined by the text alone and is not limited to the examples, which are referred to for clarity.

Wie oben dargestellt zeigen Schlitten, an die eine Funktionseinheit direkt angebunden ist, die stärksten Verformungen unter bestimmten Belastungen im Bereich einer Knickzone. Da die Schlitten im Wesentlichen an den Läufern gehalten werden, die in der Nähe der Seitenwände angebunden sind, leisten diese Schlittenbereiche den größten Beitrag zur Stabilität. Die 2 bis 6, 10, 12 und 13 zeigen Beispiele erfindungsgemäßer Schlittengestalten 10, 27, 38, bei denen die Schienen 13 an den Seitenwänden 18, 28, und 39/40 und die Läufer am Träger 17 befestigt sind. Die 7 bis 9 und 11 zeigen ein Beispiel, bei dem die Läufer 14, 16 am Schlitten 21 und die Schienen 13 am Träger 24 befestigt sind. Als Beispiele sind Schlitten von Fräsmaschinen gewählt worden. Die Funktionseinheit 1 ist hier eine Motorspindel, mit der ein Werkzeug angetrieben wird. Als vorderer Bereich der Schlitten wird derjenige bezeichnet, der der Funktionseinheit zugewandt ist. Er wird in den 2, 7, 10 und 11 unten dargestellt. Im Bereich der Stirnflächen der Stirnwände der Schlitten 11, 22, 31 und 43 werden die Höhen, d.h. der maximale Abstand der Außenkontur der Schlitten von den Schienen gerade ausreichend gewählt, um die Spindel mit guter Steifigkeit anzubinden. Mit zunehmendem Abstand von den Stirnflächen werden die Höhen vergrößert, bis sie in einem Bereich nahe der Stirnflächen der vorderen Läufer 15 ein Maximum erreichen. Hier treten sehr große Biegebelastungen auf, wenn Kräfte auf die Spindel senkrecht zu ihrer Achse in der Zeichenebene wirken. Die Schlittenhöhe ist in diesem Bereich wesentlich größer als bei Ausführungen nach dem Stand der Technik, um die Verbiegung deutlich zu verringern. Im hinteren Bereich der Schlitten sind die Biegebelastungen deutlich kleiner und die Höhe der Schlitten wird stark reduziert, um günstig Gewicht zu sparen. Gewicht kann immer dann günstig gespart werden, wenn die Masse des Schlittens stärker sinkt als die relevanten Verformungen ansteigen.As shown above, slides to which a functional unit is directly connected show the strongest deformations under certain loads in the area of a buckling zone. Because the carriages are primarily held by the runners, which are tied near the sidewalls, these carriage areas are the major contributors to stability. the 2 until 6 , 10 , 12 and 13 show examples of carriage designs 10, 27, 38 according to the invention, in which the rails 13 are fastened to the side walls 18, 28 and 39/40 and the runners are fastened to the carrier 17. the 7 until 9 and 11 show an example in which the runners 14, 16 are fixed to the carriage 21 and the rails 13 to the carrier 24. Carriages from milling machines have been chosen as examples. The functional unit 1 is here a motor spindle with which a tool is driven. The front area of the carriage is that which faces the functional unit. He will in the 2 , 7 , 10 and 11 shown below. In the area of the end faces of the end walls of the carriages 11, 22, 31 and 43, the heights, ie the maximum distance between the outer contour of the carriages and the rails, are selected to be just sufficient to connect the spindle with good rigidity. As the distance from the faces increases, the heights are increased until they reach a maximum in a region near the faces of the front runners 15. Very large bending loads occur here when forces act on the spindle perpendicular to its axis in the plane of the drawing. The carriage height in this area is significantly greater than prior art designs to significantly reduce deflection. In the rear area of the slides, the bending loads are significantly smaller and the height of the slides is greatly reduced in order to save weight. Weight can always be saved if the mass of the slide decreases more than the relevant deformations increase.

Eine vorteilhafte Ausführung des vorderen Schlittenbereichs für Ausführungsformen, bei denen die Schienen direkt an die Schlitten angebunden sind, zeigen die 2 , 4 und 5. Die Außenflächen der Seitenwände haben im Übergang zu den Schienen einen größeren Abstand als die Außenflächen der Schienen 4, 5. Mit zunehmendem Abstand von den Schienen werden die Außenflächen der Seitenwände in Richtung der Funktionseinheit nach innen verlagert, um günstig Gewicht zu sparen. Hierbei ist es vorteilhaft, in Teilbereichen Krümmungen der Wände zu verwenden, deren Krümmungsmittelpunkte außerhalb des Schlittens in einem Raumbereich liegen, der den Schlitten nicht enthält. Eine solche Krümmung ist ebenfalls für die Deckwand günstig und in der Seitenansicht in 2 zu sehen.An advantageous embodiment of the front carriage area for embodiments in which the rails are connected directly to the carriage, show the 2 , 4 and 5 . The outer surfaces of the side walls have a greater distance in the transition to the rails than the outer surfaces of the rails 4 , 5 . As the distance from the rails increases, the outer surfaces of the side walls are shifted inwards in the direction of the functional unit in order to save weight. It is advantageous here to use curvatures in the walls in some areas, the centers of curvature of which lie outside the carriage in a spatial area that does not contain the carriage. Such a curvature is also favorable for the top wall and in the side view in 2 to see.

Die 7 bis 9 und 11 zeigen vorteilhafte Ausführungen des vorderen Schlittenbereichs für Schlitten 21, an die die Läufer 14, 16 direkt angebunden sind. In diesem Fall kann im Bereich der vorderen Stirnfläche 22 zusätzlich zur Höhe der Abstand der äußeren Flächen der Seitenwände deutlich reduziert werden, um günstig Gewicht zu sparen.the 7 until 9 and 11 show advantageous embodiments of the front carriage area for carriage 21, to which the runners 14, 16 are directly connected. In this case, in addition to the height, the distance between the outer surfaces of the side walls can be significantly reduced in the area of the front end face 22 in order to save weight.

In den Ausführungsbeispielen sind die Längen der Schlitten so gewählt, dass die hinteren Enden 12, 23 eine gerade ausreichende Überlappung mit den Läufern aufweisen 2, 4, 7, 8, 10, 11. Durch diese kurze Ausführung lässt sich günstig Gewicht sparen.In the exemplary embodiments, the lengths of the carriages are chosen such that the rear ends 12, 23 have just enough overlap with the runners 2 , 4 , 7 , 8th , 10 , 11 . This short design allows weight to be saved in a favorable manner.

3 und 6 zeigen beispielhaft vorteilhafte Verläufe von Wandstärken. Die Seiten 18 haben die größten Wandstärken im Bereich der Schienen und abnehmende Wandstärken mit zunehmendem Abstand von den Schienen. Sowohl die Bodenwand 19 als auch die Deckwand 20 besitzen deutlich geringere Wandstärken als die Seitenwände. 3 and 6 show exemplary advantageous curves of wall thicknesses. The sides 18 have the greatest wall thickness in the area of the rails and decreasing wall thickness with increasing distance from the rails. Both the bottom wall 19 and the top wall 20 have significantly lower wall thicknesses than the side walls.

10 und 12 zeigen Beispiele von Ausschnitten 25, 36 in Bodenwänden 19, 32, mit denen günstig Gewicht gespart werden kann. Beispiele von Ausschnitten 26, 35 in Deckwänden 25, 33, die von den hinteren Seiten der Schlitten 23, 29 ausgehen, mit denen ebenfalls günstig Gewicht gespart werden kann, zeigen 11 und 12. 10 and 12 show examples of cutouts 25, 36 in bottom walls 19, 32, with which weight can be saved cheaply. Show examples of cutouts 26, 35 in top walls 25, 33, which extend from the rear sides of the carriages 23, 29, with which weight can also be saved in a favorable manner 11 and 12 .

12 zeigt einen Schnitt durch die Mitte einer Ausführungsform, die aus zwei Seitenwänden 28 besteht, zwischen denen ein zentrales Teil 30 angebunden ist, an dessen innere Öffnung 34 die Funktionseinheit 1 angebunden wird. Schnittstellen für Zuführung von elektrischen Leitungen sowie Medien, die für die Funktionseinheit erforderlich sind, und Anbindung von weiteren Baugruppen wie zum Beispiel Kabelschlepps erfolgen an den Seitenwänden. Hierfür ist stellvertretend eine zwischen den Seitenwänden angeordnete Platte 37 mit einer Öffnung dargestellt. Durch den Aufbau aus diskreten Einzelteilen ergeben sich Änderungen in den Fertigungsverfahren, die in manchen Anwendungen vorteilhaft sind. Insbesondere können unterschiedliche Materialien für verschiedene Teile verwendet und zumindest Teile einer Bodenwand direkt durch ein Teil eines Antriebssystems wie z. Bsp. eines Linearmotors gebildet werden. 12 shows a section through the middle of an embodiment consisting of two side walls 28, between which a central part 30 is connected, to the inner opening 34 of which the functional unit 1 is connected. Interfaces for the supply of electrical cables and media that are required for the functional unit and the connection of other assemblies such as cable chains are on the side walls. A plate 37 arranged between the side walls and having an opening is shown as a representative for this. Due to the construction from discrete individual parts, there are changes in the manufacturing process that are advantageous in some applications. In particular, different materials can be used for different parts and at least parts of a bottom wall can be replaced directly by part of a drive system such as e.g. Example. A linear motor are formed.

13 zeigt eine Ausführungsform in Schweißtechnik, bei der die Schienen 13 an Zwischenteile 39 geschraubt werden, die ihrerseits an die Seitenwände 40 geschweißt werden. Zwischen den Seitenwänden 40 wird ein Formteil 41 eingeschweißt, das die Deckwand 42 beinhaltet. An dessen Stirnwand 43 wird die Funktionseinheit befestigt. Alternativ kann der Innenbereich durch Einschweißen geeigneter Bleche gestaltet werden. 13 Fig. 14 shows an embodiment in welding technology, in which the rails 13 are screwed to intermediate parts 39 which in turn are welded to the side walls 40. A molded part 41 containing the top wall 42 is welded in between the side walls 40 . The functional unit is fastened to its end wall 43 . Alternatively, the interior can be designed by welding in suitable metal sheets.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Für Schlitten, an die eine Funktionseinheit 1 direkt angebunden ist 10, 21, 27, 38 werden durch Belastungen hervorgerufene wichtige Verformungen gegenüber Ausführungen nach dem Stand der Technik reduziert, ohne das Gewicht zu erhöhen, oder es wird das Gewicht stärker verringert als die Verformungen ansteigen. Dies führt über die Verbesserung der dynamischen Eigenschaften der Bewegungssysteme dazu, dass die Funktionseinheiten mit größeren Geschwindigkeiten auf Bahnen mit großen Krümmungen bewegt werden können, ohne vorgegebene Grenzen der Abweichungen von einer Idealkurve zu überschreiten. Die Vorteile sind besonders ausgeprägt bei großen Auskragungen von Schlitten über das Führungssystem, d.h. großen Abständen der Funktionseinheit 1 von den Läufern 14, 16.For carriages to which a functional unit 1 is directly attached 10, 21, 27, 38, important deformations caused by loads are reduced over prior art designs without increasing the weight, or the weight is reduced more than the deformations increase . By improving the dynamic properties of the movement systems, this means that the functional units can be moved at greater speeds on paths with large curvatures without exceeding the specified limits of the deviations from an ideal curve. The advantages are particularly pronounced in the case of large projections of carriages over the guide system, i.e. large distances between the functional unit 1 and the runners 14, 16.

Bei Beschleunigungen quer zu den Schienen sind die Positionsänderungen der Funktionseinheit bei erfindungsgemäßen Formgestalten auch deshalb geringer, weil in den Endbereichen weniger Masse eingesetzt wird als im Mittenbereich. Zum Beispiel sind aus diesem Grund in einer mittleren Stellung des Schlittens die an seinem vorderen Ende im Bereich der Funktionseinheit entstehenden Kräfte geringer. Der Masseneinsparung am vorderen Ende steht zwar eine Erhöhung der Masse im Mittenbereich gegenüber. Diese führt aber wegen des geringeren Hebelarms relativ zum Führungssystem in deutlich geringerem Maß zu relevanten Verformungen als entsprechende Massenbeiträge im vorderen Bereich.In the case of accelerations transverse to the rails, the position changes of the functional unit are also lower in the case of shapes according to the invention because less mass is used in the end areas than in the middle area. For this reason, for example, the forces arising at the front end of the carriage in the area of the functional unit are lower when the carriage is in a middle position. The mass savings at the front end are offset by an increase in mass in the middle area. However, due to the smaller lever arm relative to the guide system, this leads to a much smaller degree of relevant deformation than corresponding mass contributions in the front area.

Claims

Schlitten für schnelle hochgenaue Bewegungen von Funktionseinheiten (1) auf stark gekrümmten Bahnen ausgebildet als Hohlkörper (10, 21, 27, 38) bestehend aus Seitenwänden (18, 28, 40) und zwischen diesen angeordneter Bodenwand (19, 32), Deckwand (20, 25, 33, 42) und Stirnwand (11, 22, 31, 43), der über ein Führungssystem bestehend aus Schienen (13) und Läufern (14, 16) an einen Träger (17, 24) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im überwiegenden Teil des Schlittens in Querschnitten senkrecht zu den Schienen (13) die über den Querschnitt gemittelte Wandstärke der Bodenwand (19, 32) weniger als 70% der über den Querschnitt gemittelten Wandstärke der Seitenwände (18, 28, 40) beträgt.Carriage for fast, highly precise movements of functional units (1) on strongly curved paths, designed as a hollow body (10, 21, 27, 38) consisting of side walls (18, 28, 40) and a bottom wall (19, 32), top wall (20 , 25, 33, 42) and end wall (11, 22, 31, 43), which is connected to a carrier (17, 24) via a guide system consisting of rails (13) and runners (14, 16), characterized in that that in the majority of the carriage in cross sections perpendicular to the rails (13), the wall thickness of the bottom wall (19, 32) averaged over the cross section is less than 70% of the wall thickness of the side walls (18, 28, 40) averaged over the cross section.

Schlitten für schnelle hochgenaue Bewegungen von Funktionseinheiten (1) auf stark gekrümmten Bahnen ausgebildet als Hohlkörper (10, 21, 27, 38) bestehend aus Seitenwänden (18, 28, 40) und zwischen diesen angeordneter Bodenwand (19, 32), Deckwand (20, 25, 33, 42) und Stirnwand (11, 22, 31, 43), der über ein Führungssystem bestehend aus Schienen (13) und Läufern (14, 16) an einen Träger (17, 24) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittenbereich des Schlittens zwischen Stirnwand, in deren Bereich die Funktionseinheit (1) angebunden ist, und hinterem Schlittenende (12, 23, 29), die Außenumrisse von Querschnitten durch den Schlitten senkrecht zu den Schienen (13) wesentlich größer sind als im Bereich der Stirnwand und die Höhen der Seiten-wände Maximalwerte von 120 bis 300% der Höhe des Schlittens an der Stirnwand erreichen.Carriage for fast, highly precise movements of functional units (1) on strongly curved paths, designed as a hollow body (10, 21, 27, 38) consisting of side walls (18, 28, 40) and a bottom wall (19, 32), top wall (20 , 25, 33, 42) and end wall (11, 22, 31, 43), which is connected to a carrier (17, 24) via a guide system consisting of rails (13) and runners (14, 16), characterized in that that in the central area of the carriage between the end wall, in the area of which the functional unit (1) is connected, and the rear end of the carriage (12, 23, 29), the outer contours of cross sections through the carriage perpendicular to the rails (13) are significantly larger than in the area the front wall and the heights of the side walls can reach maximum values of 120 to 300% of the height of the carriage on the front wall.

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwand (19, 32) eine oder mehrere Öffnungen (25, 36) aufweist, deren gesamte offene Länge 30 bis 90% der Länge des Schlittens und deren größte Breite 60 bis 100% derjenigen der Bodenwand betragen.Sled down at least one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the bottom wall (19, 32) has one or more openings (25, 36) the total open length of which is 30 to 90% of the length of the carriage and the maximum width of which is 60 to 100% of that of the bottom wall.

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der drei Wände, Bodenwand (19, 32), Deckwand (20, 25, 33, 42) oder Stirnwand (11, 22, 31, 43), als separates Teil an die Seitenwände (18, 28, 40) angebunden ist.Sled down at least one of the Claims 1 until 3 , characterized in that at least one of the three walls, bottom wall (19, 32), top wall (20, 25, 33, 42) or end wall (11, 22, 31, 43), is attached to the side walls (18, 28 , 40) is connected.

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Bodenwand (19, 32) direkt aus mindestens einem Teil eines Antriebssystems besteht.Sled down at least one of the Claims 1 until 4 , characterized in that at least part of the bottom wall (19, 32) directly from consists of at least one part of a drive system.

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens über einen Teil der vorderen Hälfte des Schlittens die Wandstärken der Seitenwände (18, 28, 40) über einen Teil ihrer Höhe mit zunehmendem Abstand von der Bodenwand (19, 32) kleiner werden.Sled down at least one of the Claims 1 until 5 , characterized in that at least over part of the front half of the carriage the wall thicknesses of the side walls (18, 28, 40) become smaller over part of their height as the distance from the bottom wall (19, 32) increases.

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens über einen Teil der vorderen Hälfte des Schlittens die Wandstärken der Seitenwände (18) im Übergang zur Deckwand (20) größer werden.Sled down at least one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the wall thicknesses of the side walls (18) in the transition to the top wall (20) become larger at least over part of the front half of the carriage.

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (13) an die Seitenwände des Schlittenkörpers (18) direkt oder über ein Zwischenteil angebunden sind und die Außenflächen der Seitenwände (18) im vorderen Bereich des Schlittens in Querschnitten senkrecht zu den Schienen (13) mit zunehmendem Abstand von den Schienen einen abnehmenden Abstand aufweisen.Sled down at least one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the rails (13) are connected to the side walls of the carriage body (18) directly or via an intermediate part and the outer surfaces of the side walls (18) in the front area of the carriage in cross sections perpendicular to the rails (13) with increasing distance have a decreasing distance from the rails.

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Läufer (14, 16) direkt oder über ein Zwischenteil an Seitenwände des Schlittenkörpers (21) angebunden sind und die Maxima der Höhen der Seitenwände nahe den Stirnflächen (15) der Läufer (14) liegen, die der Funktionseinheit zugewandt sind.Sled down at least one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the runners (14, 16) are connected directly or via an intermediate part to side walls of the carriage body (21) and the maxima of the heights of the side walls are close to the end faces (15) of the runners (14) which face the functional unit are.

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Läufer (14, 16) direkt oder über ein Zwischenteil an Seitenwände des Schlittenkörpers (21) angebunden sind und die Abstände der Seitenwände mit abnehmendem Abstand von der Stirnfläche der Stirnwand des Schlittens (22) in mindestens einem Teil der Länge des Schlittens zunehmen.Sled down at least one of the Claims 1 until 7 and 9 , characterized in that the runners (14, 16) are connected directly or via an intermediate part to side walls of the carriage body (21) and the distances between the side walls decrease with the distance from the end face of the end wall of the carriage (22) in at least part of the length of the sled.

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens über einen Teil des vorderen Bereichs des Schlittens, in dem die Funktionseinheit (1) an den Schlitten (10, 21, 27, 38) angebunden ist, die Wandstärke der Deckwand (20, 25, 33, 42) im Übergang zu den Seitenwänden (18, 28, 40) wesentlich größer ist als in der Mitte zwischen ihnen.Sled down at least one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the wall thickness of the top wall (20, 25, 33, 42) is substantially larger in the transition to the side walls (18, 28, 40) than in the middle between them.

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einem Teil des vorderen Bereichs des Schlittens mindestens eine Außenflächen der Seitenwände (18) oder der Deckwand (20, 25, 33, 42) Krümmungsmittelpunkte aufweist, die auf der Seite der Außenflächen liegen, die vom Schlitten abgewandt sind und den Schlitten nicht enthalten.Sled down at least one of the Claims 1 until 11 , characterized in that at least in part of the front region of the carriage, at least one outer surface of the side walls (18) or the top wall (20, 25, 33, 42) has centers of curvature which lie on the side of the outer surfaces which are remote from the carriage and not include the sled.

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Querschnitten senkrecht zu den Schienen im mittleren und hinteren Bereich des Schlittens die über den Querschnitt gemittelte Wandstärke der Deckwand (20, 25, 33, 42) weniger als 50% der über den Querschnitt gemittelten Wandstärke der Seitenwände (18, 28, 40) beträgt.Sled down at least one of the Claims 1 until 12 , characterized in that in cross sections perpendicular to the rails in the central and rear area of the carriage the wall thickness of the top wall (20, 25, 33, 42) averaged over the cross section is less than 50% of the wall thickness of the side walls (18, 28, 40).

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckwand (20, 25, 33, 42) des Schlittenkörpers (10, 21, 27, 38) eine oder mehrere Öffnungen (26, 35) aufweist, deren gesamte offene Länge 30 bis 70% der Länge des Schlittens (10, 21, 27, 28) und deren größte Breite 50 bis 100% der Breite der Deckwand beträgt.Sled down at least one of the Claims 1 until 13 , characterized in that the top wall (20, 25, 33, 42) of the carriage body (10, 21, 27, 38) has one or more openings (26, 35), the total open length of which is 30 to 70% of the length of the carriage (10, 21, 27, 28) and whose largest width is 50 to 100% of the width of the top wall.

Schlitten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein separates Teil (30, 41) zwischen den Seitenwänden (28, 40) angebunden wird, das die Bodenwand (32) und / oder die Deckwand (33, 42) umfasst und an das die Funktionseinheit (1) angebunden ist.Sled down at least one of the Claims 1 until 14 , characterized in that a separate part (30, 41) is connected between the side walls (28, 40), which includes the bottom wall (32) and/or the top wall (33, 42) and to which the functional unit (1) is connected is.