DE4134862A1 - Geradefuehrungseinheit hoher stabilitaet - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Geradeführungs
einheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1,
insbesondere eine Geradeführungseinheit mit besonders hoher
Stabilität, die sich u. a. als Längsführung für die ver
schiedensten Werkzeugmaschinen und Meßgeräte eignet.
Es sind Geradeführungseinheiten bekannt, die im wesentlichen
eine Schiene, einen Schlitten und eine Anzahl von Wälzlager
elementen zwischen der Schiene und dem Schlitten enthalten.
Solche Geradeführungseinheiten finden typischerweise in den
verschiedensten Maschinen und Geräten, wie Werkzeugmaschinen
und Meßgeräten, zur Führung einer linearen oder geradlinigen
Bewegung mit hoher Genauigkeit Verwendung. Eine typische
bekannte Längsführung, die Geradeführungseinheiten der oben
erwähnten Art enthält, ist in Fig. 5 dargestellt. Sie
enthält zwei gerade Schienen 1 und 2, die parallel
zueinander verlaufen, zwei Paare von Geradeführungs
einheiten, die jeweils aus einer vorderen und einer hinteren
Geradeführungseinheit bestehen, und einem Schiebertisch 5,
der auf den beiden Paaren von Geradeführungseinheiten
befestigt ist und dazu dient, irgendwelche beweglichen Teile
von Werkzeugmaschinen, Meßgeräten und dergleichen zu
haltern.
Wie Fig. 6 zeigt, enthält die Grundstruktur der Gerade
führungseinheiten 3 und 4 jeweils eine Schiene A, die der
Schiene 1 oder 2 in Fig. 5 entspricht, einen Schlitten B,
der im wesentlichen U-förmig ist, die Schiene klammerartig
umgreift sowie längs der Schiene verschiebbar ist, und eine
Mehrzahl von Wälzlagerelementen C, die bei dem dargestellten
Beispiel aus Kugeln bestehen. Bei der in Fig. 6 darge
stellten Konstruktion hat die Schiene A einen im
wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit zwei entgegen
gesetzten Seitenflächen, in denen jeweils eine innere
Führungsnut gebildet ist, die parallel zur Längsachse der
Schiene A verläuft. Der Schlitten B enthält zwei endlose
Umlaufwege, die jeweils einen Laststreckenabschnitt, einen
Rückwegabschnitt und zwei gebogene Verbindungsabschnitte,
die entsprechende Enden des Laststrecken- und des Rückweg
abschnittes verbinden, enthält, und die Wälzlagerelemente C
sind in diesen endlosen Umlaufwegen angeordnet, so daß sie
in diesen endlos umlaufen können. Die Laststreckenabschnitte
bilden jeweils eine äußere Führungsnut, die einer ent
sprechenden inneren Führungsnut der Schiene gegenüberliegt.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Konstruktion sind die Wälz
lagerelemente C Kugeln und die innere sowie die äußere
Führungsnut haben jeweils einen spitzbogenförmigen Quer
schnitt, so daß sich eine erhöhte Stabilität durch Vor
belastung sowie eine zuverlässige und sichere Lagerung einer
Last in allen Richtungen ergeben. Man kann jedoch auch
Rollen als Wälzlagerelemente C verwenden, welche bei
schwankender Belastung eine höhere Stabilität und eine
längere nutzbare Lebensdauer ergeben.
In der Praxis wird der Schlittentisch 5 den verschiedensten
Arten von Belastungen in unterschiedlichen Richtungen aus
gesetzt und die in Fig. 6 dargestellte Linearbewegung-Walz
lageranordnung erweist sich als nicht ausreichend stabil, da
nur Kugeln als Wälzlagerelemente C verwendet werden. Man
könnte daher daran denken, sowohl Kugeln als auch Rollen
als Wälzlagerelemente zu verwenden, um eine höhere
Stabilität im Betrieb zu erreichen, ein einfacher Ersatz der
Kugeln durch Rollen in einem Umlaufweg eines Paares wäre
jedoch nicht zufriedenstellend, da die Eigenschaften von
endlosen Umlaufwegen, die Kugeln bzw. Rollen enthalten,
sich erheblich unterscheiden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher in erster Linie die
Aufgabe zugrunde, eine Linearführungseinheit anzugeben, die
sich durch eine im Vergleich zum Stand der Technik höhere
Stabilität im Betrieb auszeichnet.
Eine Geradeführungseinheit gemäß der Erfindung enthält im
wesentlichen eine Schiene, einen Schlitten, einen ersten
Führungskanal, der zwischen einer ersten Schulter am oberen
Ende einer ersten Seitenwand der Schiene und einer ersten
Ecke des Schlittens gebildet ist, einen zweiten Führungs
kanal, der zwischen einer zweiten, der ersten Seitenwand
entgegengesetzten Seitenwand und einer gegenüberliegenden
zweiten Wand des Schlittens gebildet ist, eine Vielzahl von
Rollen im ersten Führungskanal und eine Vielzahl von Kugeln
im zweiten Führungskanal.
Der Schlitten enthält vorzugsweise ein Paar von endlosen
Umlaufwegen, einen ersten und einen zweiten Umlaufweg, die
jeweils einen Laststreckenabschnitt, einen Rückwegabschnitt
und zwei gebogene Verbindungsabschnitte, die entsprechende
Enden des Laststrecken- und des Rückwegabschnittes
verbinden, enthalten. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform
bildet der Laststreckenabschnitt des ersten endlosen Umlauf
weges eine erste äußere Führungsnut, die ihrerseits einen
Teil des ersten Führungskanals darstellt. Der andere Teil
des ersten Führungskanals wird durch eine erste innere
Führungsfläche an der ersten Schulter zwischen der Oberseite
und der ersten Seitenfläche der Schiene gebildet. In ent
sprechender Weise bildet der Laststreckenabschnitt des
zweiten endlosen Umlaufweges eine zweite äußere Führungsnut,
die ihrerseits einen Teil des zweiten Führungskanals dar
stellt. Der andere Teil des zweiten Führungskanals wird
durch eine zweite innere Führungsnut in der zweiten Seiten
fläche der Schiene gebildet. Die zweite innere und die
zweite äußere Führungsnut haben vorzugsweise einen im
wesentlichen spitzbogenförmigen Querschnitt.
Bei einer bevorzugten Anwendung, bei der zwei der vorliegen
den Geradeführungseinheiten im Abstand voneinander und
parallel zueinander angeordnet sind, sind die Gerade
führungseinheiten so angeordnet, daß ihre Struktur bezüglich
einer Mittellinie zwischen den beiden Führungseinheiten
symmetrisch ist.
Da Rollen als Walzlagerelemente in einem Rollenführungskanal
vorgesehen sind, der sich an einer vorgegebenen ersten
Stelle zwischen Schiene und dem Schlitten befindet, ist ein
erhöhter dynamischer Widerstand gegen wiederholt schwankende
Belastungen gewährleistet und da außerdem Kugeln in einem
Kugelführungskanal vorgesehen sind, der sich an einer vor
gegebenen zweiten Stelle zwischen der Schiene und dem
Schlitten befindet, wird eine erhöhte Stabilität erreicht,
insbesondere ein erhöhtes Schwingungsabsorptionsvermögen
durch Vorspannung und ein erhöhtes Vermögen, verschiedene
Lasten in unterschiedlichen Richtungen aufnehmen zu können.
Bei der vorliegenden Geradeführungseinheit werden die vor
teilhaften Eigenschaften von Kugeln und Rollen als Wälz
lagerelemente in zweckmäßiger Weise kombiniert. Die vor
liegende Geradeführungseinheit zeichnet sich außerdem durch
eine einfache Konstruktion, eine gedrängte Bauweise und
niedrige Kosten aus.
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 eine etwas vereinfachte Schnittansicht einer Gerade
führungseinheit gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößere Schnittansicht eines Kugelführungs
kanals der Geradeführungseinheit gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine etwas vereinfachte Querschnittsansicht einer
Längsführung, die zwei erfindungsgemäße Gerade
führungseinheiten in symmetrischer Anordnung
enthält;
Fig. 4 eine etwas vereinfachte Querschnittsansicht einer
Längsführung, die zwei erfindungsgemäße Gerade
führungseinheiten in einer anderen symmetrischen
Anordnung als in Fig. 3 enthält;
Fig. 5, auf die bereits Bezug genommen worden ist, eine
perspektivische Ansicht einer bekannten Längsführung
und
Fig. 6 eine etwas vereinfachte Querschnittsansicht einer
typischen bekannten Geradeführungseinheit der Längs
führung gemäß Fig. 5.
Die in Fig. 5 als Ausführungsbeispiel der Erfindung dar
gestellte Geradeführungseinheit enthält im wesentlichen eine
Schiene 1, einen Schlitten 3 und eine Mehrzahl von Walz
lagerelementen 9 und 13, die zwischen der Schiene 1 und dem
Schlitten 3 angeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel ist die Schiene 1 ein gerades, langgestrecktes
Bauteil mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt,
es können jedoch auch andere Querschnittsformen verwendet
werden. Die dargestellte Schiene 1 hat eine Oberseite, eine
Unterseite und eine erste und eine zweite Seitenfläche oder
-wand 6 bzw. 10.
An einer ersten Schulter zwischen der Oberseite und der
ersten Seitenfläche 6 der Schiene 1 ist eine parallel zur
Längsachse der Schiene verlaufende erste innere Führungsnut
7 in Form einer geneigten oder schrägen Fläche gebildet. Der
Winkel, den die erste innere Führungsfläche 7 mit der oberen
Seite oder der Seitenfläche 6 bildet, kann entsprechend der
vorgesehenen Anwendung gewählt werden. Wie noch näher
erläutert werden wird, begrenzt die erste innere Führungs
fläche 7 einen Teil eines ersten oder Rollen-Führungskanals
zwischen der Schiene 1 und dem Schlitten 3. In der zweiten
Seitenfläche 10 der Schiene 1 ist zwischen deren oberer und
unterer Seite eine zweite innere Führungsnut 11 gebildet.
Bei dem dargestellten Beispiel befindet sich die zweite
innere Führungsnut 11 ungefähr in der Mitte zwischen der
oberen und der unteren Seite der Schiene, die Erfindung ist
jedoch nicht auf diese spezielle Lage beschränkt. Die zweite
innere Führungsnut 11 begrenzt einen Teil eines zweiten oder
Kugel-Führungskanals, wie noch näher erläutert werden wird.
Die zweite innere Führungsnut 11 verläuft ebenfalls gerad
linig und parallel zur Längsachse der Schiene 1.
Der Schlitten 3 hat im wesentlichen einen Querschnitt in
Form eines kopfstehenden U und weist dementsprechend einen
horizontalen Abschnitt sowie zwei vertikale Abschnitte, die
von entgegengesetzten Seiten des horizontalen Abschnitts
nach unten reichen, auf. Der Schlitten 3 ist mit zwei
endlosen Umlaufwegen, einem ersten und einem zweiten
endlosen Umlaufweg versehen, die jeweils einen Laststrecken
abschnitt, einen Rückwegabschnitt und zwei gebogene Ver
bindungsabschnitte, die entsprechende Enden des Last
strecken- und des Rückwegabschnittes verbinden, enthält, wie
es allgemeiner Stand der Technik ist. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel bildet der erste endlose Umlaufweg einen
Rollenumlaufweg mit einem Laststreckenabschnitt 8, einem
Rückabschnitt 17 und zwei gebogenen Verbindungsabschnitten
16, die die entsprechenden Enden des Laststrecken- und des
Rückwegabschnittes 8 bzw. 17 verbinden. Der zweite endlose
Umlaufweg bildet andererseits einen Kugelumlaufweg mit einem
Laststreckenabschnitt 12, einem Rückwegabschnitt 19 und zwei
gebogenen Verbindungsabschnitten 18, die entsprechende Enden
des Laststrecken- und des Rückwegabschnittes 12 bzw. 19
verbinden.
Im ersten oder Rollenumlaufweg ist eine Mehrzahl von Rollen
9 angeordnet, während im zweiten oder Kugelumlaufweg eine
Mehrzahl von Kugeln 13 angeordnet ist. Der Laststrecken
abschnitt 8 des ersten oder Rollenumlaufweges wird durch
eine geneigte erste äußere Führungsfläche begrenzt, die der
ersten inneren Führungsfläche 7 der Schiene 1 gegenüber
liegt. Die erste äußere Führungsfläche 8 ist eine schräge
und ebene Bodenfläche einer im wesentlichen rechteckigen
Nut, die an einer inneren Ecke des Schlittens 3 gebildet
ist, wo der horizontale Abschnitt und der linke vertikale
Abschnitt zusammenstoßen. Zwischen dem Paar aus der ersten
inneren und der ersten äußeren Führungsfläche 7 bzw. 8, die
im wesentlichen eben sind, wird dementsprechend ein Rollen
führungskanal gebildet und die Rollen 9, die in diesem
Rollenführungskanal angeordnet sind, bilden ein Wälzlager,
d. h. ein Rollenlager zwischen der Schiene 1 und dem
Schlitten 3.
Der Laststreckenabschnitt 12 des zweiten oder Kugelumlauf
weges bildet andererseits eine zweite äußere Führungsnut,
die der zugehörigen zweiten inneren Führungsnut 11 der
Schiene gegenüberliegt und parallel zu dieser verläuft, so
daß durch das Paar aus der zweiten inneren und der zweiten
äußeren Führungsnut 11 bzw. 12 ein zweiter oder Kugel
führungskanal gebildet wird. Die zweite äußere Führungsnut
12 hat bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls
einen im wesentlichen spitzbogenförmigen Querschnitt.
Die Verhältnisse beim rollenden Kontakt zwischen dem Kugel
führungskanal und den Kugeln 13 ist am besten aus der ver
größerten Darstellung in Fig. 2 ersichtlich. Die Kugeln 13
machen, wie dargestellt, jeweils an zwei Punkten E und D
Kontakt mit dem zweiten inneren Führungskanal 11 und
außerdem an zwei Punkten F und G Kontakt mit dem zweiten
äußeren Führungskanal 11. Durch die Struktur dieses
rollenden Kontakts der Kugeln können daher Lasten in ver
schiedenen Richtungen, wie durch Doppelpfeile H, I, J und K
angedeutet ist, effektiv getragen werden. Die dargestellte
Wälzlagerstruktur kann ferner auch eine Drehmomentbelastung
in Richtung des Doppelpfeiles L aufnehmen. Die Rollenlager
struktur ist andererseits hauptsächlich für die Aufnahme
wiederholt fluktuierender Lasten mit Richtungen im Winkel
bereich zwischen N und M in Fig. 1 verantwortlich.
Der Schlitten 3 besteht in bekannter Weise aus drei Blöcken,
nämlich einem mittleren Block und zwei Endblöcken, einem
vorderen und einem hinteren Block 14 bzw. 16, wie es in
Fig. 5 dargestellt ist. Eine solche dreiteilige
Konstruktion ist vor allem im Hinblick auf die Herstellung
eines Schlittens 3, der endlose Umlaufwege enthält, von
Vorteil, da die gebogenen Verbindungswege leicht im vorderen
und hinteren Endblock gebildet werden können. Wenn der
Schlitten 3 keinen endlosen Umlaufweg enthält, kann er eine
einstückige Konstruktion sein.
Fig. 3 zeigt eine Längsführung, welche ein Paar der vor
liegenden Geradeführungseinheiten enthält. Wie ersichtlich
sind zwei gleichartige Schienen 1 und 2 mit Abstand von
einander und parallel zueinander auf einer Unterlage
befestigt. Der Schlitten 3 ist verschiebbar auf der Schiene
3 gelagert, während ein Schlitten 20 entsprechender
Konstruktion verschiebbar auf der Schiene 2 gelagert ist.
Auf den beiden Schlitten 3 und 20 ist ein Schlittentisch 21
durch in Gewindelöcher 22 eingeschraubte Schraubenbolzen
befestigt. Ein wichtiges Merkmal der in Fig. 3
dargestellten Längsführung besteht darin, daß die beiden
Geradeführungseinheiten bezüglich einer zwischen ihnen ver
laufenden Mittelebene symmetrisch sind. Mit anderen Worten
gesagt, befindet sich der erste oder Rollenführungskanal der
rechten und der linken Geradeführungseinheit jeweils außen,
während der zweite oder Kugelführungskanal jeder Führungs
einheit innen liegt und diese beiden Kugelführungskanäle
einander gegenüberliegen.
Fig. 4 zeigt eine andere Anordnung einer Längsführung,
welche zwei Geradeführungseinheiten gemäß der Erfindung
enthält. Die in Fig. 4 dargestellte Konstruktion entspricht
im Prinzip der gemäß Fig. 3 mit der Ausnahme, daß die linke
und die rechte Geradeführungseinheit in Fig. 3 in Fig. 4
vertauscht sind, also die rechte bzw. linke Geradeführungs
einheit bilden. Die in Fig. 4 dargestellte Konstruktion ist
also insgesamt ebenfalls wieder bezüglich einer Mittellinie
oder Mittelebene der Anordnung symmetrisch.
Claims (5)
1. Geradeführungseinheit mit
einer langgestreckten Schiene (1) vorgegebener Länge, welche
eine Oberseite sowie eine erste und eine zweite Seiten
fläche, die einander entgegengesetzt sind, aufweist;
gekennzeichnet durch
eine erste innere Führungsvorrichtung (7), die an einer Schulter zwischen der Oberseite und der ersten Seitenfläche (6) der Schiene (1) vorgesehen ist und parallel zu einer Längsachse der Schiene verläuft;
eine zweite innere Führungsvorrichtung (11), die in der zweiten Seitenfläche (10) der Schiene (1) an einer Stelle unterhalb der Oberseite vorgesehen ist und parallel zur Längsachse der Schiene verläuft;
einem Schlitten (3) mit einem horizontalen Abschnitt und zwei vertikalen Abschnitten, die von entgegengesetzten Seiten des horizontalen Abschnittes vorspringen;
einer ersten äußeren Führungsvorrichtung (8) im Schlitten (3), die der ersten inneren Führungsvorrichtung (7) gegenüberliegt, parallel zu ihr verläuft und mit ihr einen ersten Führungskanal bildet;
einer zweiten äußeren Führungsvorrichtung (12), die im Schlitten (3) gegenüber der zweiten inneren Führungsvor richtung (11) angeordnet ist, parallel zu dieser verläuft und mit ihr einen zweiten Führungskanal bildet;
einer Mehrzahl von Rollen (9) im ersten Führungskanal und einer Mehrzahl von Kugeln (13) im zweiten Führungskanal.
eine erste innere Führungsvorrichtung (7), die an einer Schulter zwischen der Oberseite und der ersten Seitenfläche (6) der Schiene (1) vorgesehen ist und parallel zu einer Längsachse der Schiene verläuft;
eine zweite innere Führungsvorrichtung (11), die in der zweiten Seitenfläche (10) der Schiene (1) an einer Stelle unterhalb der Oberseite vorgesehen ist und parallel zur Längsachse der Schiene verläuft;
einem Schlitten (3) mit einem horizontalen Abschnitt und zwei vertikalen Abschnitten, die von entgegengesetzten Seiten des horizontalen Abschnittes vorspringen;
einer ersten äußeren Führungsvorrichtung (8) im Schlitten (3), die der ersten inneren Führungsvorrichtung (7) gegenüberliegt, parallel zu ihr verläuft und mit ihr einen ersten Führungskanal bildet;
einer zweiten äußeren Führungsvorrichtung (12), die im Schlitten (3) gegenüber der zweiten inneren Führungsvor richtung (11) angeordnet ist, parallel zu dieser verläuft und mit ihr einen zweiten Führungskanal bildet;
einer Mehrzahl von Rollen (9) im ersten Führungskanal und einer Mehrzahl von Kugeln (13) im zweiten Führungskanal.
2. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste innere Führungsvorrichtung eine
innere geneigte Führungsfläche (7) enthält, die an der
Schulter zwischen der Oberseite und der ersten Seitenfläche
(6) der Schiene gebildet ist, und daß die erste äußere
Führungsanordnung eine schräge äußere Führungsfläche (8)
aufweist, die der geneigten inneren Führungsfläche (7) mit
Abstand gegenüberliegt.
3. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite innere Führungsvorrichtung (11)
eine innere Führungsnut mit einem im wesentlichen spitz
bogenförmigen Querschnitt aufweist und daß die zweite äußere
Führungsvorrichtung eine äußere Führungsnut (12) mit einem
im wesentlichen spitzbogenförmigen Querschnitt aufweist.
4. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schlitten (3) ein Paar erster und zweiter
endloser Umlaufwege enthält, die jeweils einen Last
streckenabschnitt, einen Rückwegabschnitt und ein Paar
gebogener Verbindungsabschnitte, die entsprechende Enden des
Laststrecken- und des Rückwegabschnittes verbinden, ent
halten; daß der Laststreckenabschnitt des ersten endlosen
Umlaufweges die erste äußere Führungsvorrichtung bildet, und
daß der Laststreckenabschnitt des zweiten endlosen Umlauf
weges die zweite äußere Führungsvorrichtung (12) bildet.
5. Längsführung mit zwei Geradeführungseinheiten nach
Anspruch 1 und einem Schlittentisch (5), der auf dem
Schlitten (3, 20) der beiden Geradeführungseinheiten
befestigt und diesen gemeinsam ist, wobei die Schienen (1,
2) der beiden Geradeführungseinheiten parallel zueinander
verlaufen und die Konstruktion der beiden Geradeführungs
einheiten bezüglich einer Mittellinie zwischen ihnen
symmetrisch ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8141 | Disposal/no request for examination |