DE1925828A1

DE1925828A1 - Hydrostatisch gelagerter Schlitten und Schlittenfuehrung

Info

Publication number: DE1925828A1
Application number: DE19691925828
Authority: DE
Inventors: De Gast Jacobus Gijsb Cornelis
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-05-31
Filing date: 1969-05-21
Publication date: 1970-06-25
Also published as: NL6807674A; DK121212B; US3583774A; AT290945B; JPS4820510B1; SE349108B; BE733808A; FR2009748A1; GB1272105A; CH504929A

Description

"Hydrostatisch gelagerter Schlitten und Schlittenführung"

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrostatisch gelagerten Schlitten und eine Schlittenführung, wobei der Schlitten einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Innenseiten sich nahezu der Schlittenführung anpassen und wobei der Schlitten in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen doppelseitig gelagert ist, wofür in mit der Schlittenführung zusammenarbeitenden Flächen des Schlittens Lagerkammern vorhanden sind, die über eine Drossel an eine Zuführungsleitung für ein unter Druck stehendes hydraulisches Medium angeschlossen sind.

Bei hydrostatisch gelagerten Schlitten treten zwischen dem Schlitten und der Schlittenführung große Kräfte auf, die eine Folge des hydraulischen Drucks in den Lagerkammern sind. Diese Kräfte können Verformungen im Schlitten oder in der Schlittenführung verursachen. Die Laufflächen des Schlittens und der Schlittenführung werden mit großer Kraft auseinandergedrückt, so daß hinsichtlich der Höhe der Lagerschlitze Werte auftreten können, die wesentlich grosser sind als die vorgesehenen. Zur Erzielung eines einwandfreien Funktionierens des Schlittens ist es jedoch notwendig, diesen vorgesehenen Wert der Lagerschlitze beizubehalten. Zur Erreichung einer ausreichend großen Steifigkeit werden bei bekannten Ausführungen große und schwere Konstruktionen angewandt.

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Die Erfindung bezweckt, einen hydrostatisch gelagerten Schlitten zu schaffen, der nur kleine und leichte Konstruktionen erfordert und dennoch eine sehr größe Steifigkeit und somit eine äußerst genaue Führung aufweist. Dazu besteht nach der Erfindung die Schlittenführung aus einer sehr starren Bodenplatte und einem in seinem Querschnitt ungefähr T-förmigen Bett, wobei im Bett sowohl in den beiden Seitenflächen als auch in der oberen Fläche mindestens eine rechteckige, schlitzförmige Ausnehmung vorhanden ist, während der

k Schlitten rechteckige, vorspringende Lagerfüße enthält, die in die genannten Ausnehmungen passen, wobei die Lagerkammern in jedem der rechteckigen Lagerfüsse des Schlittens in einander gegenüberliegenden Flächen angeordnet sind. Bei dieser Ausführung entstehen an den vorspringenden Lagerfüssen des Schlittens entgegengesetzt gerichtete Druckkräfte, so daß der Schlitten keiner Verformung durch Biegemomente ausgesetzt werden kann. Die Schlittenführung wird beim T-förmigen Bett in zwei senkrecht aufeinanderstellenden Richtungen belastet. Die Resultierende dieser Kräfte wird je nach der Form des Bettes entweder überhaupt keine Biegemomente verursachen oder nur Biegemomente einer geringen Grosse. Auf diese Weise wird eine sehr starre Konstruktion gewährleistet.

ψ Auch seitliche Kräfte auf den Schlitten können keinen Ein-' fluß auf die Steifigkeit der Konstruktion ausüben. Diese Kräfte werden über das Bett und den sehr starren hydraulischen Film in den Lagerschlitzen auf die Bodenplatte übertragen, die auf einfache Weise sehr stabil konstruiert sein kann. Der Schlitten samt Schlittenführung kann unter Beibehaltung einer großen Steifigkeit klein und leicht ausgebildet werden. Der Anwendungsbereich ist dadurch sehr groß, ünmer wird eine äußerst genaue Lage des Schlittens erhalten, die Abweichungen von einer Geraden sind äußerst gering.

Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung weisen diejenigen Teile der Schlittenführung,^die .zwischen senkrecht

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aufeinanderstellenden, eine Lagerung versorgenden schlitzförmigen Ausnehmungen liegen, im Querschnitt der Führung gesehen,, eine quadratische Form auf ₃ wobei die Ausnehmungen alle gleich tief sind und die Lagerkammern säirflicher in diese Ausnehmungen passenden Lagerfüße in gleichem Abstand von der Außenseite der Ausnehmungen liegen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß an der Führung das Auftreten von Biegungsmomenten völlig vermieden und eine äußerst genaue Lage des Schlittens gewährleistet wird. Die Abweichungen von einer Geraden bei einer Verschiebung des Schlittens über einen Abstand von beispielsweise 20 cm betragen nur ein Bruchteil eines /um.

Bei einer günstigen Ausführungsform nach der Erfindung ist der Schlitten aus einer Anzahl loser Elemente aufgebaut, die mit Hilfe von Verbindungselementen zu einem Ganzen vereint sind. Die Herstellung des Schlittens ist dann fertigungstechnisch sehr einfach und genau. Diese Ausführungsform ist durchaus möglich, weil die am Schlitten auftretenden Kräfte völlig ausgeglichen sind.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Bett der Schlittenführung aus losen Elementen aufgebaut, die je eine Rechteckform aufweisen und die mit Hilfe von Verbindungsorganen zusammen mit der Bodenplatte zu einem Ganzen vereint* sind. Dabei sind im allgemeinen Biegungsmomente nicht ganz vermeidbar, die auftretende Verformung ist jedoch äusserst gering. Diese Ausführung bietet den Vorteil, daß sich der Aufbau fertigungstechnisch sehr einfach realisieren läßt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigenί

Fig. 1 einen Schnitt durch einen konventionellen Aufbau eines Schlittens mit Schlittenführung,

Pig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform des Schlittens mit der Führung nach der Erfindung,

Fig. j5 die Schlittenführung nach Fig. 2, ■

Fig. 4 den Schlitten nach Fig. 2,

Fig. 5 und β einen Schnitt durch weitere Ausführungsformen

des Schlittens und der Schlittenführung nach der ^ Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen konventionellen, doppelseitig gelagerten Schlitten 1 mit einer Schlittenführung 2. Der obere Teil der Schlittenführung 2 zeigt im Querschnitt eine T-Form, während der Schlitten im wesentlichen die Form eines um 90 gedrehten C hat. Jm Schlitten sind Lagerklammern J5-8 vorgesehen, denen über eine nicht dargestellte Drossel hydraulisches Medium, wie öl unter Druck, zugeführt wird. Der horizontale Balken des T-förmigen Querschnitts bildet also mit dem Schlitten drei doppelseitig wirkende hydrostatische Lager, nämlich zwei Lager in vertikaler und ein Lager in horizontaler Richtung. Die mit einem Pfeil dargestellten Kräfte, W die infolge des hydraulischen Mediums auf den Schlitten ausgeübt werden, verursachen im Schlitten Biegungsmomente, die den Schlitten zu verformen versuchen. Dabei wird die Höhe der Lagerschlitze, die beispielsweise meistens J50 /um beträgt, wesentlich vergrössert werden, wodurch die Starrheit des hydraulischen Mediums in den Lagerschlitzen und die Genauigkeit der Lage des Schlittens stark abnimmt. Um dies zu vermeiden, wird bei dieser Ausführung die Steifigkeit des Schlittens sehr groß sein müssen, was bedeutet, daß der Schlitten schwer und robust ausgebildet werden muß.

• Die Fig. 2 bis 4 zeigen einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines Schlittens mit aainer erfindungsgemäßen

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Führung. Die Schlittenführung wird durch eine starre Bodenplatte 10 gebildet, an der mit Hilfe von Zapfenschrauben 11 ein Bett 12 befestigt ist. Das Bett 12 weist einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt auf; es enthält eine schlitzförmige Ausnehmung Ij5 (siehe Pig. J) zur Aufnahme der Horizontalkräfte und zwei schlitzförmige Ausnehmungen l4 und 15 zur Aufnahme der Vertikalkräfte. Der Schlitten l6, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Anzahl miteinander verbundener Teile aufgebaut ist, hat einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt, der um 90° verdreht ist. Der Schlitten ΐβ enthält zwei horizontale rechteckförmige vorspringende Lagerfüße 17 und l8 und einen vertikalen rechteckförmigen vorspringenden Lagerfuß I9. In jedem der Lagerfüsse 17 und l8 sind Lagerkammern 21 und 20 vorgesehen, (siehe Fig. 4), während im Lagerfuß 19- Lagerkammern 22 und 2j5 eingearbeitet sind. Die Lagerkammern sind über eine nicht dargestellte Begrenzung an eine Zuführungsleitung für hydraulisches Medium unter Druck, wie öl, angeschlossen. Jeder der Lagerfüsse ist also zusammen mit der Ausnehmung in der Führung als doppelseitig wirkendes hydrostatisches Lager wirksam und kann dadurch Kräfte in zwei einander entgegengesetzten Richtungen aufnehmen.

Fig. 4 zeigt die Kräfte, die infolge des hydraulischen Mediums am Schlitten l6 auftreten. Die Lageroberflächen und der Druck des hydraulischen Mediums sind für jedes der Lager gleich groß gewählt worden, so dass, wie deutlich ersichtlich, die hydraulischen Kräfte völlig ausgeglichen sind, wodurch im Schlitten keine Biegungsmomente auftreten.

Fig. J5 zeigt das Kräftespiel an der Schlittenführung. Auch hier üben die hydraulischen Kräfte Biegungsmomente aus. Die Resultierenden Kl, 2 und KJ, 4 der Kräfte Kl und K2 bzw. :

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Kj5 und Κ4 stehen senkrecht auf den Ebenen a-a bzw. b-b, so daß nur Zugkräfte im Bett 12 auftreten. Die Resultierende K5 der Kräfte Kl, 2 und KJ, 4 steht senkrecht auf der Bodenplatte 10 und wird durch die Bolzen 11 aufgenommen. Die Bodenplatte 10 läßt sich auf einfache Weise sehr starr ausbilden, beispielsweise durch geeignete Materialwahl oder durch Anordnung von Verstärkungsrippen. Die Grosse der Lagerspalte unterliegt somit nicht Verformungen durch Auftreten von Biegungsmomenten, so daß die Lage des Schlittens sehr hohen Anforderungen entspricht. Außerdem kann sowohl der Schlitten als auch die Schlittenführung leicht ausgebildet sein, während

" aie dennoch eine grosse Steifigkeit aufweisen. Die sehr genaue Lage des Schlittens ist naturgemäß auch dadurch erhältlich, wenn dafür gesorgt wird, daß ein sehr starrer Film hydraulischen Mediums in den Lagerspalten entsteht. Dies läßt sich z.B. auf einfache Weise mit Hilfe einer doppelwirkenden, durch eine Membrane in zwei Teile verteilten Drossel, wie in der nied. Patentanmeldung 6 607 799 beschrieben, verwirklichen. Eine vom Schlitten aufgegangene vertikal gerichtete aussere Belastung wird über den starren hydraulischen Film im Lagerspalt und über das Bett sofort auf die starre Bodenplatte 10 übertragen. Verformung tritt dabei nicht auf. Bei einer äusseren Belastung des Schlittens, bei-

} spielsweise einer in Fig. 2 nach links auf den Schlitten ausgeübten Kraft, wird diese Kraft den Schlitten l6 und das Bett 12 gegenüber der Bodenplatte 10 zu verdrehen versuchen. Dies wird jedoch durch die in das Bett hineinragenden Lagerfüsse und den sehr starren hydraulischen Lagerfilm vermieden, wodurch die äussere Kraft auf die sehr starre und nicht verformbar ausgebildete Bodenplatte übertragen wird.

Die Fig. 5 und 6 zeigen Ausführungsformen, bei denen das Bett aus Teilen 25-27 bzw. 28-31 aufgebaut ist, die beispielsweise mit Hilfe nicht dargestellter Bolzen mit der Bodenplatte 10 vereint sind. Diese Konstruktionen lassen

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sich fertigungstechnisch sehr einfach herstellen, und die wesentlichen Flächen lassen sich leicht genau bearbeiten. Die Einfachheit der Konstruktion bringt jedoch mit sich, daß die Biegungsmomente im Bett nicht mehr völlig vermeidbar sind. Diese einfach realisierbaren Ausführungsformen werden sehr interessant, wenn als Drossel in der Zuführungsleitung des hydraulischen Mediums die bereits genannte, in der niederländischen Patentanmeldung 6 607 799 beschriebene doppelwirkende durch eine Membrane in zwei Teile verteilte Drossel verwendet wird. Bei Verwendung dieser doppelwirkenden Drossel können die Drücke im hydraulischen Medium niedrig gehalten werden,. ohne daß die Starrheit des hydraulischen Lagerfilms beeinträchtigt wird. Der Einfluß der Biegungsmomente wird dann vernachlässigbar klein, so daß die Genauigkeit der Lage des Schlittens besonders gut bleibt.

Patentansprüche

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Claims

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1. Hydrostatisch gelagerter Schlitten und Schlittenführung, wobei der Schlitten einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Innenselten sich nahezu der Schlittenführung anpassen, und wobei der Schlitten in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen doppelseitig gelagert ist, wofür in mit der Schlittenführung zusammenwirkenden Flächen des Schlittens Lagerkammern vorhanden sind, die über eine Drossel an eine Zuführungsleitung

k für ein unter Druck stehendes hydraulisches Medium angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenführung aus einer sehr starren Bodenplatte und einem in seinem Querschnitt ungefähr T-förmigen Bett besteht, wobei im Bett sowohl in den beiden Seitenflächen als auch in der oberen Fläche mindestens eine rechteckige, schlitzförmige Ausnehmung vorhanden ist, während der Schlitten rechteckige vorspringende Lagerfüße aufweist, die in die genannten Ausnehmungen passen., wobei die Lagerkammern in jedem der rechteckigen Lagerfüße des Schlittens in einander gegeriberliegenden Flächen angeordnet sind.

2. Hydrostatisch gelagerter Schlitten und Schlittenführung ) nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Teile der Schlittenführung, die zwischen senkrecht aufeinanderstehenden, eine Lagerung versorgenden schlitzförmigen Ausnehmungen liegen, im Querschnitt der Führung gesehen, eine quadratische Form aufweisen, wobei die Ausnehmungen alle gleich tief sind und die Lagerkammern sämtlicher in diese Ausnehmungen passenden Lagerfüße in gleichem Abstand von der Außenseite der Ausnehmungen liegen.

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J. Hydrostatisch gelagerter Schlitten und Schlittenführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten aus einer Anzahl loser Elemente aufgebaut ist, die mit Hilfe von Verbindungsorganen zu einem Ganzen vereint sind.

4. Hydrostatisch gelagerter Schlitten und Schlittenführung nach einem der Ansprüche 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bett der Schlittenführung aus losen Elementen aufgebaut ist, die je eine Rechteckform aufweisen und die mit Hilfe von Verbindungsorganen zusammen mit der Bodenplatte zu einem Ganzen vereint sind.

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