DE4121559A1 - Schwingungsgedaempfte geradefuehrungseinheit mit waelzlager - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Geradeführungs­ einheit mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen und betrifft insbesondere eine schwingungsge­ dämpfte Geradeführungseinheit mit Wälzlager, die sich u. a. für die verschiedensten Arten von Maschinen, wie Werkzeug­ maschinen, ferner für Präzisions-Arbeitsgeräte und Prüf­ geräte eignet.

Schwingungsgedämpfte Geradeführungseinheiten sind beispiels­ weise aus JP-A-U 58-6010 sowie JP-A-P 61-1 16 119 bekannt. Eine Geradeführungseinheit enthält gewöhnlich eine Schiene vorgegebener Länge, eine auf dieser verschiebbar angeordnete Schieberanordnung sowie eine Vielzahl von rollfähigen oder Wälzlager-Elementen, die zwischen der Schiene und der Schieberanordnung angeordnet sind. Bei einer bekannten Geradeführungseinheit mit Schwingungsdämpfung ist ein Reibungselement elastisch unter Druck zwischen der Schieber­ anordnung und der Schiene angeordnet. Bei einer anderen bekannten Geradeführungseinheit mit Schwingungsdämpfung ist eine spezielle Schwingungsdämpfungseinheit zwischen zwei gewöhnlichen Geradeführungseinheiten angeordnet und ein enger Zwischenraum zwischen der speziellen Schwingungs­ dämpfungseinheit und der Schiene ist mit einem Schmieröl gefüllt, um eine fluiddynamische Dämpfung zu bewirken. Da im ersterwähnten Falle sowohl die Wälzlagerelemente als auch das Reibungselement im gleichen Schieberanordnungsgehäuse untergebracht sind, ergeben sich Einschränkungen hinsicht­ lich der Anordnung des Reibungselements, was wiederum zu Beschränkungen hinsichtlich der Schwingungsdämpfungs- sowie Bremsfunktionen führt und die Konstruktion kompliziert macht. Im letzterwähnten Falle ist es wegen der praktisch nicht zu vermeidenden Undichtigkeiten schwierig, die er­ forderliche Schmierölfüllung im Zwischenraum aufrecht­ zuerhalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Geradeführungseinheit der eingangs genannten Art mit Schwingungsdämpfung zu schaffen, die einfach im Aufbau ist sowie einfach und mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer schwingungs­ gedämpften Geradeführungseinheit mit einer Schiene, einer Schieberanordnung und einer Mehrzahl von Wälzlagerelementen, die zwischen der Schieberanordnung und der Schiene an­ geordnet sind. Die Geradeführungseinheit gemäß der Erfindung enthält ferner einen Schwingungsdämpfungsblock, der an einem Ende der Schieberanordnung befestigt ist. Vorzugsweise ist an beiden Stirnenden der Schieberanordnung je ein solcher Schwingungsdämpfungsblock befestigt.

Der Schwingungsdämpfungsblock enthält ein Reibungselement, welches eine Kontaktfolie oder ein Kontaktblatt aus einem reibungsarmen Material, das am einen Ende so befestigt ist, daß es in reibenden Kontakt mit einer vorgegebenen Fläche der Schiene gebracht werden kann. Der Schwingungsdämpfungs­ block enthält ferner eine Andruckvorrichtung, wie eine Feder oder ein Gummielement, um das Reibungselement so gegen die Schiene zu drücken, daß das Kontaktblatt gegen die Schiene gedrückt wird. Der Schwingungsdämpfungsblock enthält vor­ zugsweise eine Mittelplatte vorgegebener erster Form und ein Paar von Seitenplatten vorgegebener zweiter Form, welche die Mittelplatte sandwichartig einschließen. Durch die Kombination der Mittelplatte und der Seitenplatte wird ein Hohlraum gebildet, in den das Reibungselement gleitend eingepaßt ist. Die Andruckvorrichtung ist an der Rückseite des Reibungselements so angeordnet, daß letzteres unter Druck in Berührung mit der Schiene gehalten werden kann. In der Mittelplatte ist vorzugsweise ein Gewindeloch vorgesehen, das mit dem Hohlraum fluchtet und eine Justierschraube aufnehmen kann, die mit einem Ende an der Andruckvorrichtung anliegt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Andruckvorrichtung und der Justierschraube ein Zwischen­ glied vorgesehen.

Das am vorderen Ende des Reibungselementes fest angebrachte Kontaktblatt besteht vorzugsweise aus einem Material, wie einem Kunstharz, einem Kunststoff-Metall-Compositmaterial oder einem Compositmaterial aus einem Metall und einer chemischen Verbindung.

Da, wie oben beschrieben, ein Schwingungsdämpfungsblock an mindestens einem Ende der Schieberanordnung angebracht ist, wird verhindert, daß in der Geradeführungseinheit während einer Verschiebebewegung Schwingungen auftreten, und es wird ferner verhindert, daß der Gleitwiderstand zunimmt. Dadurch wird eine gleichmäßige Verschiebungsbewegung gewährleistet. Da das Reibungselement über das an seinem vorderen Ende angebrachte Kontaktblatt mit der Schiene unter Druck Kontakt macht, kann die Geradeführungseinheit infolge der Brems­ funktion des Reibungselements schnell stillgesetzt werden. Da die Schwingungsdämpfungsfunktion einfach durch Anbringen eines zusätzlichen Schwingungsdämpfungsblockes an irgendeine vorhandene Geradeführungseinheit erreicht werden kann, sind Konstruktion und Herstellung außergewöhnlich einfach.

Die vorliegende Geradeführungseinheit zeichnet sich also durch einen einfachen Aufbau sowie eine einfache Herstellung und geringe Kosten aus. Das Betriebsverhalten und die Positionierungsgenauigkeit sind ausgezeichnet. Die Gerade­ führungseinheit läuft gleichmäßig und die Schwingungs­ dämpfungsfunktion bleibt über lange Zeiten erhalten.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei werden noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigen:

Fig. 1 einen etwas vereinfachten Querschnitt einer schwingungs­ gedämpften Geradeführungseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine etwas vergrößerte, vereinfachte Darstellung eines Schwingungsdämpfungsmechanismus der Gerade­ führungseinheit gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer schwingungs­ gedämpften Geradeführungseinheit gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt einer schwingungsgedämpften Gerade­ führungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Draufsicht eines Schwingungsdämpfungsblockes der Geradeführungseinheit gemäß Fig. 4 und

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht eines Schwingungs­ dämpfungsmechanismus der Geradeführungseinheit gemäß Fig. 4 und 5.

In Fig. 3 ist eine schwingungsgedämpfte Geradeführungs­ einheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung perspek­ tivisch dargestellt. Die Geradeführungseinheit enthält im wesentlichen eine Schiene 1, eine Schieberanordnung 3, eine Vielzahl von rollfähigen oder Wälzlagerelementen 2 (Fig. 1), die bei dieser Ausführungsform aus Rollen bestehen, und zwei Schwingungsdämpfungsblöcke 7 und 8.

Die Schiene 1 ist gerade und wird in ihrer Länge der jeweiligen Anwendung entsprechend bemessen. Bei dem dar­ gestellten Ausführungsbeispiel hat die Schiene einen näherungsweise rechteckigen Querschnitt und weist in jeder ihrer Seitenflächen eine Führungsnut 18 bzw. 19 auf. Die Führungsnuten 18, 19 haben einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit einer Abschrägung oder Fase am oberen und unteren Rand, welche Führungsflächen für die Rollen 2 bilden, welche einen rollenden oder Wälzlagerkontakt zwischen der Schiene 1 und der Schieberanordnung 3 her­ stellen. Die Führungsnut 18 und/oder 19 bildet ferner eine Gleitführungsfläche für ein Reibungselement eines Schwingungs­ dämpfungsmechanismus, auf den weiter unten noch näher eingegangen werden wird.

Die Schieberanordnung 3 ist im wesentlichen konventionell und hat einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt. Die Schieberanordnung 3 umfaßt die Schiene mit einem gewissen Abstand und enthält zwei endlose Wälzlagerelement-Umlauf­ wege, welche jeweils einen Lastwegabschnitt, einen Rückweg­ abschnitt und zwei gebogene Verbindungsabschnitte, die benachbarte Enden des Lastweg- und des Rückweg-Abschnittes bekannterweise verbinden, und die endlosen Umlaufwege sind jeweils mit Wälzlagerelementen 2, im vorliegenden Falle Rollen, gefüllt. Der Lastwegabschnitt jedes endlosen Umlauf­ weges weist ein längliches Fenster gegenüber einer ent­ sprechenden der abgeschrägten Führungsflächen auf, so daß die im Lastwegabschnitt befindlichen Rollen im länglichen Fenster zum Teil frei liegen und auf der entsprechenden abgeschrägten Führungsfläche rollen können. Auf diese Weise wird ein rollender oder Wälzlagerkontakt zwischen Schiene 1 und der Schieberanordnung 3 hergestellt, so daß sich die Schieberanordnung 3 in Längsrichtung über jede gewünschte Strecke längs der Schiene 1 bewegen kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Schieberanordnung 3 einen Hauptkörper 4 unter dessen beiden Enden jeweils einen Endblock 5A und 6A. Der Hauptkörper 4 weist in bekannter Weise die Lastweg- und Rückwegabschnitte der endlosen Umlaufwege ab, während die Endblöcke 5A, 6A die gebogenen Verbindungsabschnitte bilden. Durch das Anbringen der Endblöcke 5A und 6A an den entsprechenden Endflächen des Hauptkörpers 4 werden also die endlosen Umlaufwege vervoll­ ständigt. An der Stirnfläche der Endblöcke 5A bzw. 6A ist eine Abschlußplatte 5B bzw. 6B angebracht. An der Abschluß­ platte 5B oder 6B ist eine Zwischenplatte 5C bzw. 6C aus Metall befestigt. An der Zwischenplatte 5C und/oder 6E ist mittels Schraubenbolzen 9 und 10 ein Schwingungsdämpfungs­ block 7 bzw. 8 befestigt. Bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel ist am vorderen und hinteren Ende der Schieber­ anordnung jeweils ein Schwingungsdämpfungsblock 7 bzw. 8 angebracht.

Die Schwingungsdämpfungsblöcke 7 und 8 halten jeweils eine Mittelplatte 11 und zwei Seitenplatten 12, 13, welche die Mittelplatte sandwichartig einschließen und durch Schrauben­ bolzen 14 zusammengehalten werden. Die Platten 11 bis 13 sind im Querschnitt alle jeweils U-förmig, wobei die Mittel­ platte 11 eine vorgegebene erste Form und die Seitenplatte 11 und 13 eine vorgegebene Form, die sich etwas von der vorgegebenen ersten Form unterscheidet, aufweisen. Die Platten 11 bis 13 weisen jeweils einen Ausschnitt 15 auf, dessen Form im wesentlichen mit dem Querschnitt der Schiene 1 übereinstimmt, so daß die Platten 11 bis 13 klammerartig übergreifend auf der Schiene angeordnet werden können. Wie Fig. 2 zeigt, wird bei der Vereinigung der Platten 11 bis 13 ein Hohlraum 23 gebildet. Im Hohlraum 23 ist gleitfähig ein Reibungselement 17 angeordnet, was vorzugsweise aus einem Metall, einem starren Kunstharz oder dergl. besteht. An der vorderen Endfläche des Reibungselements 17 ist ein Kontakt­ blatt 16 befestigt, welches in gleitenden Kontakt mit einer entsprechenden der Gleitführungsflächen 18 und 19 gebracht werden kann und vorzugsweise aus einem reibungsarmen Material, wie einem Kunststoff, einem Metall-Kunststoff- Verbundmaterial oder einem Verbundmaterial aus Metall und einer chemischen Verbindung bestehen kann.

Im Hohlraum 23 ist außerdem anliegend an das Basisende des Reibungsteils ein elastisches Element, wie eine Feder oder ein Gummikörper angeordnet. Ein Zwischen- oder Pufferteil 21, das beispielsweise aus einem Metall, einem starren Kunstharz oder dergl. besteht, ist im Hohlraum anliegend an die entgegengesetzte Oberfläche des elastischen Teils 20 angeordnet. Die Mittelplatte 11 weist ein Gewindeloch auf, in das eine Justierschraube 22 eingeschraubt ist, die mit ihrem vorderen Ende an der Rückseite des Zwischenteils 21 angreift. Die Justierschraube 22 kann mehr oder weniger weit eingeschraubt werden, wie durch einen Doppelpfeil X in Fig. 2 angedeutet ist, und man kann dadurch eine Kraft auf das Reibungselement 17 über das Zwischenteil 21 und das elastische Teil 20 ausüben, so daß das Kontaktblatt 16 des Reibungselements 17 unter Druck in gleitenden Kontakt mit einer entsprechenden Gleitführungsfläche 18, 19 gebracht werden kann. Da bei dieser Konstruktion das Reibungselement 17 normalerweise unter Druck in gleitendem Kontakt mit Schiene 1 gehalten wird, werden etwaige Schwingungen in der Geradeführungseinheit sofort vom elastischen Element 17 absorbiert, so daß die vorliegende Geradeführungseinheit immer schwingungsfrei gehalten werden kann. Durch die Justier­ schraube 22 kann außerdem der Anpreßdruck auf jeden ge­ wünschten Wert eingestellt werden und der Anpreßdruck wird das elastische Teil 20 im wesentlichen konstant gehalten.

In den Fig. 4 bis 6 ist etwas vereinfacht eine schwingungs­ gedämpfte Geradeführungseinheit gemäß einer anderen Aus­ führungsform der Erfindung dargestellt, bei der ebenfalls an mindestens einem Ende der Schieberanordnung ein Schwingungs­ dämpfungsblock 30 angeordnet ist. Wie die Fig. 4 bis 6 zeigen, weist dieser Schwingungsdämpfungsblock 30 vier Löcher auf, die Stufen aufweisen, teilweise mit einem Innen­ gewinde versehen sind und jeweils einen Schwingungs­ dämpfungsmechanismus aufnehmen. Insbesondere ist am Boden jedes Loches ein Reibungselement 25 angeordnet, an dessen unterem Ende ein Kontaktblatt 24 befestigt ist, welches aus einem reibungsarmen Material besteht und normalerweise an einer Gleitführungsfläche 29 einer Schiene 28 unter Druck anliegt. Auf dem Reibungsteil 24 ist ein elastisches Element 26, wie eine Feder oder ein Gummikörper angeordnet und eine Justierschraube 27 sitzt auf der Oberseite des elastischen Teiles 26 auf. Da bei dieser Konstruktion das Reibungs­ element 25 normalerweise durch das elastische Teil 26 nach unten gedrückt wird, können etwaige Schwingungen oder Un­ regelmäßigkeiten der Bewegung zwischen der Schiene 28 und der Schieberanordnung durch das elastische Element 26 absorbiert werden.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der oben beschrie­ benen Ausführungsform hat der Schwingungsdämpfungsblock 30 eine Höhe h, die ungefähr die Hälfte der Höhe H der Schieber­ anordnung 31 ist, so daß die Größe und das Gewicht der vorliegenden Geradeführungseinheit als Ganzes sehr klein gehalten werden können. Da der Schwingungsdämpfungsblock 30 außerdem eine im wesentlichen rechteckige Form hat, ist er sehr einfach und daher mit geringen Kosten herzustellen.

Wie Fig. 6 genauer zeigt, weist der Schwingungsdämpfungs­ block 30 ein Loch auf, das von seiner Oberseite 32 bis zu seiner Unterseite 36 durchgeht. Der obere Teil 33 des Loches ist mit einem Gewinde versehen, dann folgt ein Teil 34 mit einem vorgegebenen ersten Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des darüber liegenden, mit dem Innengewinde versehenen oberen Teiles 33. Auf den Teil 34 folgt unten ein Teil 35, das einen zweiten Durchmesser hat, der kleiner ist als der erste Durchmesser, und das an der Unterseite 36 des Schwingungsdämpfungsblockes 30 mündet. Das Reibungselement 25 hat eine im wesentlichen zylindrische Gestalt und er­ streckt sich gleitend durch den Teil 35 des zweiten Durch­ messers. Das Reibungsteil 25 weist am oberen Ende einen Flansch 37 auf, dessen Durchmesser geringfügig größer ist als der zweite Durchmesser jedoch etwas kleiner als der erste Durchmesser. Das Kontaktblatt 24 aus reibungsarmen Material ist an der Unterseite des Reibungselements 25 befestigt. Das Kontaktblatt 24 macht daher gleitenden Kontakt mit der Gleitführungsfläche 29 der Schiene 28 und das Reibungselement 25 wird dadurch am Herausgleiten aus dem Loch gehindert, das der Flansch 37 an die Stufe zwischen den Teilen 34 und 35 ersten bzw. zweiten Durchmessers anschlägt.

Das elastische Element 26 hat eine im wesentlichen zylindrische Gestalt und sitzt auf dem Reibungselement 25. Das zylin­ drische elastische Element 26 hat einen Durchmesser, der etwas kleiner ist als der erste Durchmesser des Teiles 34, so daß es sich im Loch frei bewegen kann, das elastische Teil 26 reicht erheblich in den durch den Gewindeteil 33 umschlossenen Raum hinein. Die Justierschraube 27 ist in den Gewindeteil 33 des Loches eingeschraubt und liegt mit ihrer Unterseite an der Oberseite des elastischen Teiles 26 an. Bei dieser Konstruktion kann durch Verstellen der Justier­ schraube 27 innerhalb des Gewindeteiles 33 das Reibungs­ element 25 und damit das an dessen Unterseite befestigte Reibungsblatt 24 durch das elastische Teil 26 unter Druck in Kontakt mit der Gleitführungsfläche 29 gebracht werden. Durch Verstellen der Position der Justierschraube 27, was durch einen Doppelpfeil Y angedeutet ist, kann jeder gewünschte Anpreßdruck eingestellt werden. Wenn irgendwelche Schwingungen oder Schwankungen der Bewegung zwischen der Schiene 28 und der Schieberanordnung 31 auftreten, können diese in vorteilhafter Weise durch das elastische Teil 26 absorbiert werden.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich auf verschiedene Weise abwandeln. Beispielsweise können die beiden oben beschriebenen Ausführungsformen gewünschtenfalls an der gleichen Geradeführungseinheit angebracht werden, die Erfindung ist auch auf andere Typen von Geradeführungs­ einheiten anwendbar, z. B. Geradeführungseinheiten, welche Kugeln als Wälzlagerelemente enthalten.

Claims (9)

1. Geradeführungseinheit mit
einer Schiene (1, 28) vorgegebener Länge, welche eine erste Führungsanordnung (18, 19) und mindestens eine Gleitfläche (29) aufweist;
einer Schieberanordnung (3), welche verschiebbar auf der Schiene angeordnet ist und eine zweite Führungsanordnung enthält;
einer Mehrzahl von Wälzlagerelementen (2), die zwischen der ersten und der zweiten Führungsanordnung angeordnet sind und einen rollenden Kontakt zwischen der Schiene und der Schieberanordnung herstellen,
dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem Ende der Schieberanordnung (3) ein Schwingungsdämpfungsblock (7, 8) angebracht ist, welcher ein Reibungselement (16, 17; 24, 25) sowie eine Halterungsvorrichtung (20, 21, 22; 26, 27) zum Andrücken des Reibungselements an die Gleitfläche (18, 19; 29) enthält.

2. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsvorrichtung ein im Schwingungsdämpfungsblock gebildetes Loch zur gleitenden Lagerung des Reibungselements, eine Andruckvorrichtung (20, 26) zum Vorspannen des Reibungselements in Richtung auf die Gleitfläche, sowie eine Arretiervorrichtung (22, 27) enthält, welche eine Bewegung der Andruckvorrichtung in einer vorgegebenen Richtung verhindert.

3. Geradeführungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungselement (17, 25) an seiner Stirnseite mit einem Kontaktblatt (16, 24) versehen ist.

4. Geradeführungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckvorrichtung ein elastisches Teil enthält.

5. Geradeführungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch einen Gewindeteil (33) enthält und daß die Arretiervorrichtung eine in den Gewindeteil eingeschraubte Schraube (27) ist.

6. Geradeführungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsvorrichtung außerdem ein Zwischen- oder Pufferteil (21) enthält, welches zwischen der Andruckvorrichtung (17) und der Arretiervorrichtung (22) angeordnet ist.

7. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (18, 19) sich an einer Seitenfläche der Schiene (1) befindet und daß das Reibungs­ element (17) horizontal angeordnet ist.

8. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleitfläche (29) durch eine Oberseite der Schiene (28) gebildet ist und daß das Reibungselement (25) vertikal angeordnet ist.

9. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schieberanordnung einen Hauptblock (4) und zwei Endblöcke (5A, 6A) enthält, die an entgegengesetzten Enden des Hauptblockes angebracht sind.