DE4301434C2 - Linearführungsanordnung mit Ausgleichsmitteln für mechanische Spannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearführungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Linearführungsanordnungen, die im wesentlichen aus einer Tischbaugruppe bestehen, die mittels Führungswagen auf zwei auf einer Basis angeordneten Führungsschienen verschiebbar gelagert ist, werden in zahlreichen Gebieten der Technik verwendet, beispielsweise an Werkzeugmaschinen. Bei zahl­ reichen Anwendungsfällen von Linearführungsanordnungen werden an die Genauigkeit, mit der die Führungswagen und damit die Tischbaugruppe auf den Führungsschienen verfahren werden kann, hohe Anforderungen gestellt.

So sind ein Anwendungsbeispiel für Linearführungsanordnungen beispielsweise Werkzeugmaschinen, auf denen ein Werkstück mit höchster Genauigkeit, beispielsweise mit Toleranzen im Mikro­ meterbereich, bearbeitet werden soll. Hier werden Linear­ führungsanordnungen zur Positionierung eines auf der Tisch­ baugruppe aufgespannten Werkstücks verwendet. Damit die Linearführungsanordnung mit der erforderlichen Genauigkeit verfahren werden und damit das Werkstück mit der erforder­ lichen Genauigkeit positioniert werden kann, ist es erforder­ lich, daß einerseits die Führungsschienenachsen möglichst genau parallel zueinander verlaufen und daß andererseits die Führungswagen mit ihren Wälzlagern spielfrei auf den Führungs­ schienen gelagert sind, so daß zum einen Bewegungen der Füh­ rungswagen in einer anderen Richtung als der Laufrichtung nicht möglich sind und andererseits der Widerstand der Tisch­ baugruppe bzw. der Führungswagen gegen ein Verschieben in Laufrichtung nicht unkontrolliert schwankt.

Ähnliche Forderungen gelten für Linearführungsanordnungen, die für sehr hohe Belastungen ausgelegt sind; damit die Wälzlager zwischen den Führungswagen und den Führungsschienen den auftretenden hohen Belastungen standhalten können, ist es auch hier notwendig, daß die Führungswagen spiel- und verspannungsfrei auf den jeweiligen Führungsschienen gelagert sind.

Die theoretisch notwendigen, idealen geometrischen Verhältnisse hinsichtlich der Zuordnung der einzelnen Bauteile einer Linearführungsanordnung, die entweder hohen Genauigkeitsan­ forderungen genügen oder hohe Belastungen aufnehmen soll, lassen sich in der Praxis nur mit einem Restfehler verwirk­ lichen. So ist es beispielsweise nicht möglich, zwei Führungs­ schienen auf einer Basis über eine Strecke von mehreren Metern so anzuordnen, daß der Abstand ihrer Führungsschienenachsen bis auf einen Fehler von wenigen Mikrometern stets gleich ist. Auch ist die exakte Ausrichtung der Laufflächen der Führungsschienen für die Führungswagen in der Praxis nur mit einem Fehler zu verwirklichen, so daß verschiedene Querschnitte der Führungsschienen gegeneinander verdreht sein können.

Wird eine Tischbaugruppe mit beispielsweise zwei daran be­ festigten Führungswagen auf zwei nicht ideal parallel zuein­ ander angeordneten Führungsschienen verfahren, so kommt es zum einen zu Abweichungen der Tischbaugruppe von der geo­ metrischen Soll-Lage, zum anderen zu Verspannungen zwischen Führungswagen und Führungsschienen, die die Wälzlager der Führungswagen beschädigen können und andererseits den Lauf­ widerstand der Linearführungseinheit in Laufrichtung ver­ größern und damit eine genaue Positionierung auch in Lauf­ richtung vereiteln.

Die gleichen Schwierigkeiten, die in der Praxis beim Bau und Betrieb von Linearführungseinheiten wegen der nicht verwirklichbaren geometrischen Idealbedingungen auftreten, entstehen auch durch wärmebedingte Längenänderungen einzel­ ner Bauteile.

So bestehen beispielsweise üblicherweise die Basis, auf der die Führungsschienen angeordnet sind, und die Tischbau­ gruppe aus Materialien mit unterschiedlichem Ausdehnungs­ koeffizienten. Ändert sich die Umgebungstemperatur, so kann es beispielsweise dazu kommen, daß sich die Tischbaugruppe stärker ausdehnt als die mit den Führungsschienen verbundene Basis, so daß Verspannungen erzeugt werden, die die Genauig­ keit der Positionierung der Tischbaugruppe in der Laufrichtung verschlechtern, so daß sich die Laufwiderstände z. T. un­ kontrollierbar erhöhen.

Die auftretenden mechanischen Spannungen quer zur Laufrichtung, d. h. quer zu den Führungsschienenachsen, können beispielsweise auch dazu führen, daß sich die Tischbaugruppe konvex oder konkav durchbiegt, wodurch auch die Höhe eines zu bearbeiten­ den Werkstücks über der Basis mit einem Fehler behaftet wird und die Bearbeitungsgenauigkeit dementsprechend abnimmt. Mechanische Spannungen quer zu den Führungsschienenachsen in der Tischbaugruppe einerseits und zwischen Tischbaugruppe und Führungswagen sowie zwischen Führungswagen und Führungs­ schienen andererseits und die damit einhergehenden Nachteile hinsichtlich der Genauigkeit oder Belastbarkeit der gesamten Linearführungseinrichtung können außer durch Lage- bzw. Parallelitätsfehler der Führungsschienenachsen und durch um­ gebungstemperaturbedingte Längenänderungen einzelner Bauteile auch dadurch erzeugt werden, daß Wärme direkt in die Tisch­ baugruppe eingeleitet wird und diese ihre Abmessung quer zur Laufrichtung ändert.

Wärme wird in die Tischbaugruppe beispielsweise dann einge­ bracht, wenn auf der Tischbaugruppe ein zu zerspanendes Werkstück aufgespannt ist, das seine Zerspanungswärme an die Tischbaugruppe abgibt, oder aber, wenn an der Tischbau­ gruppe ein wärmeabgebendes Antriebselement, beispielsweise ein Läufer eines Linearmotors, angebracht ist.

Aus dem Stand der Technik bekannt sind Linearführungsanord­ nungen, die Ausgleichsmittel für quer zu den Führungsschienen­ achsen auftretende mechanische Spannungen aufweisen. Eine solche Linearführungsanordnung ist beispielsweise beschrieben in der DE-OS 41 20 411. Die Linearführungseinheit gemäß diesem Stand der Technik weist zumindest einen Führungswagen auf, der zweiteilig aufgebaut ist und im wesentlichen aus einem auf der Führungsschiene verfahrbaren Unterteil sowie einem darauf angeordneten Oberteil besteht. Das Oberteil ist mit dem Unterteil so verbunden, daß es quer zu den Führungs­ schienenachsen relativ zu dem Unterteil verschiebbar ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, zwischen Ober- und Unter­ teil des Führungswagens eine zusätzliche Wälzlagerung anzu­ ordnen.

Die Lösung gemäß des Standes der Technik führt zu einem komplizierten Aufbau des Führungswagens, der einen hohen fertigungstechnischen Aufwand nach sich zieht und die Bauhöhe des Führungswagens so vergrößert, daß die in vielen Anwen­ dungsfällen zulässige Gesamtbauhöhe der Linearführungsanord­ nung überschritten wird.

Aus der WO 87/00893 ist eine gattungsgemäße Linearführungs­ anordnung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 be­ kannt, bei der eine in sich starre, von Führungsschiene zu Führungsschiene durchgehende Tischplatte mit ihren "Tisch­ elementen", d. h. mit ihren unter sich starr und einstückig verbundenen, im Bereich jeweils einer Führungsschiene liegen­ den Randteilen, durch quer zur Laufrichtung und parallel zur Führungsebene elastisch nachgiebige Verbindungsmittel mit auf den Führungsschienen laufenden Führungswagen verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linear­ führungsanordnung der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß bei möglichst einfachem Aufbau der Ausgleichsmittel für die quer zu den Führungsschienen auftretenden mechanischen Spannungen eine möglichst weitgehende Spannungsfreiheit auch bei Parallelitäts- und sonstigen Lagefehlern der Führungs­ schienenachsen und/oder bei Wärmeeinwirkung, insbesondere bei unterschiedlicher Wärmebeaufschlagung von verschiedenen Bauteilen, gewährleistet ist.

Eine Lösung dieser Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Linearführungsanordnung dadurch erreicht, daß mindestens zwei auf verschiedenen Führungsschienen geführte Tischelemente der Tischbaugruppe durch die Verbindungs­ mittel miteinander verbunden sind.

Durch diese Lösungsmerkmale werden einerseits Längenänderungen der Tischbaugruppe quer zur Laufrichtung ermöglicht, ohne daß mechanische Spannungen erzeugt werden oder Kräfte quer zur Laufrichtung in Führungswagen und Führungsschienen eingeleitet werden, andererseits werden Parallelitätsfehler, d. h. bei­ spielsweise ein variierender Abstand der Führungsschienen­ achsen voneinander, ausgeglichen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die elastischen Verbindungsmittel mindestens einen in Laufrichtung verlaufenden Biegesteg. Vorteilhaft können auch mehrere elastische Verbindungsmittel in Form jeweils eines Biegestegs ausgebildet sein. Die Biege­ stege oder zumindest der eine Biegesteg können dabei einen länglichen, vorzugsweise im wesentlichen rechteckförmigen Quer­ schnitt aufweisen, dessen längere Querschnittsachse gegen die Führungsebene geneigt ist, vorzugsweise unter einem Winkel von annähernd 90°C. Die Anordnung der Längsachse des Steges in Richtung der Laufrichtung bewirkt eine gute Schubsteifigkeit der miteinander verbundenen Tischelemente relativ zu­ einander und verhindert so eine unerwünschte relative Beweglichkeit der Tischelemente in Laufrichtung.

Es ist möglich, daß mindestens ein Biegesteg einstückig mit mindestens einem der Tischelemente ausgebildet ist. Alterna­ tiv, beispielsweise bei unterschiedlicher Materialwahl für verschiedene Teile der Tischbaugruppe, beispielsweise Tisch­ elemente, können die Biegestege auch an mindestens einem der Tischelemente befestigt sein. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß zwei Tischelemente durch ein Verbin­ dungsstück miteinander verbunden sind, welches über je einen elastischen Biegesteg mit jedem der Tischelemente verbunden ist. Das Verbindungsstück dient dabei vorteilhaft als Träger eines Antriebselements. Die beschriebene geometrische Ausgestaltung von Verbindungsstegen in Form von Biegestegen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Antriebselement Wärme abgibt, da es dann durch die als schlecht wärmeleitende Querschnittsverminderungen ausgebildeten Verbindungsstege zwischen dem Verbindungsstück und den Tischelementen von den Tischelementen thermisch isoliert wird und nur wenig Wärme in die Tischelemente eingeleitet wird. Insbesondere unter dem Gesichtspunkt einer Wärmeisolation eines Antriebselements kann es vorteilhaft sein, das Verbindungsstück und/oder die Biege­ stege aus Kunststoff oder anderem Konstruktionsmaterial ge­ ringer Wärmeleitfähigkeit herzustellen.

Die bisher beschriebene erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Linearführungsanordnung ist auch dann vorteilhaft, wenn die auf den Führungsschienen angeordnete verschiebbare Tischbau­ gruppe mit einem Spindelantrieb verbunden ist. Bei einer solchen Ausgestaltung ist beispielsweise zwischen zwei Füh­ rungsschienen parallel zu diesen eine Spindel angeordnet, die mit einem entsprechenden, an der Tischbaugruppe befestigten Muttergewinde im Eingriff steht. Abweichungen der Spindel­ achse von der geometrisch idealen Form und/oder Paralleli­ tätsfehler zu den Führungsschienenachsen können bei einer solchen Ausbildung dann unschädlich gemacht werden, wenn beispielsweise das mit der Spindel in Eingriff stehende Muttergewinde an einem Verbindungsstück ausgebildet ist, das seinerseits über je einen elastischen Biegesteg mit je einem der Tischelemente verbunden ist.

Bei einer Linearführungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 kann die eingangs gestellte Aufgabe auch dadurch gelöst werden, daß mindestens zwei quer zur Laufrichtung nebeneinander angeordnete und auf verschiedenen Führungsschienen geführte Tischelemente der Tischbaugruppe durch eine Schiebeverbindung mit quer zur Laufrichtung und parallel zur Führungsebene liegender Verschiebemöglich­ keit derart miteinander verbunden sind, daß sie in Lauf­ richtung relativ zueinander im wesentlichen unbeweglich sind. Vorteilhaft ist dabei vorgesehen, daß die Schiebeverbindung um eine zur Laufrichtung parallele Biegeachse biegesteif ausgebildet ist. Eine konstruktive Ausgestaltung dieser Lösung besteht aus einer in Laufrichtung verlau­ fenden Feder an einer Randfläche eines ersten Tischelements und einer die Feder aufnehmenden Nut an einer benachbarten Randfläche eines zweiten Tischelements.

Die relative Unbeweglichkeit der beiden Tischelemente zuein­ ander in Laufrichtung kann dabei vorteilhaft durch mindestens eine Schlitz-Zapfen-Paarung gewährleistet sein. Alternativ kann dort, wo es fertigungstechnisch günstiger ist, vorgesehen sein, daß die relative Unbeweglichkeit der beiden Tischelemente in Lauf­ richtung zueinander durch mindestens eine Nut-Feder-Paarung gewährleistet ist. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vor­ gesehen sein, daß die relative Unbeweglichkeit der beiden Tischelemente zueinander in Laufrichtung durch Anschlag­ elemente gewährleistet wird, die an in Laufrichtung einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Tischelemente angeordnet sind.

Bei den soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Lösungen können jedem der Tischelemente Spannmittel zum Aufspannen eines die Tischelemente brückenartig belegenden Gegenstands zugeordnet sein. In diesem Fall muß man damit rechnen, daß die Nachgiebigkeit der Ausgleichsmittel durch einen solchen die Tischelemente brückenartig belegenden und mit den ein­ zelnen Tischelementen verspannten Gegenstand behindert wird. Hier kann Abhilfe dadurch geschaffen werden, daß mindestens eines der Tischelemente an einem Führungswagen quer zur Laufrichtung und parallel zur Führungsebene beweglich gela­ gert ist. Durch eine solche bewegliche Lagerung eines der Tischelemente ist es auch dann möglich, Querspannungen zu kompensieren, wenn die Kompensation über die Ausgleichsmittel zwischen den Tischelementen gehemmt oder unterbunden ist. Einfach und bauhöhesparend kann die Lagerung in der Weise hergestellt sein, daß

• a) ein Befestigungsteil des mindestens einen Tisch­ elements und ein Befestigungsteil des Führungswa­ gens mit je einer zur Führungsebene parallelen Anlagefläche aneinander anliegen;
• b) mindestens ein Gewindebolzen mit einem Bolzenkopf und einem Schaft die beiden Anlageflächen durch­ dringt;
• c) der Schaft des Gewindebolzens mit einem Gewindeteil in einen ersten der beiden Befestigungsteile einge­ schraubt ist;
• d) der Schaft des Bolzens durch eine Bohrung im zwei­ ten Befestigungsteil verläuft;
• e) in einem Ringraum zwischen dem Bolzenschaft und der Innenumfangsfläche der Bohrung eine Distanzhülse angeordnet ist;
• f) die Distanzhülse zwischen einer Widerlagerfläche des ersten Befestigungsteils und einer Ringfläche des Bolzenkopfes verspannt ist;
• g) die Außenumfangsfläche der Distanzhülse und die Innenumfangsfläche der Bohrung eine Spielpassung bilden; und
• h) die Länge der Distanzhülse so bemessen ist, daß nach dem Anziehen des Gewindebolzens die Ringfläche des Bolzenkopfes an einer Stützfläche des zweiten Befestigungsteils diese berührend oder mit gering­ fügigem Spiel anliegt.

Die Aufgabe kann bei einer Linearführungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 17 auch dadurch gelöst werden, daß die Tischbaugruppe mit dem bzw. den Führungswagen mindestens einer Führungsschiene quer zur Laufrichtung und parallel zur Führungsebene verschiebbar verbunden ist, wobei die Verbindung die folgenden Merkmale aufweist:

• a) ein Befestigungsteil der Tischbaugruppe und ein Befestigungsteil des Führungswagens liegen mit je einer zur Führungsebene parallelen Anlagefläche aneinander an;
• b) mindestens ein Gewindebolzen mit einem Bolzenkopf und einem Schaft durchdringt die beiden Anlage­ flächen;
• c) der Schaft des Gewindebolzens ist mit einem Gewinde­ teil in einen ersten der beiden Befestigungsteile eingeschraubt;
• d) der Schaft des Bolzens verläuft durch eine Bohrung im zweiten Befestigungsteil;
• e) in einem Ringraum zwischen dem Bolzenschaft und der Innenumfangsfläche der Bohrung ist eine Distanz­ hülse angeordnet;
• f) die Distanzhülse ist zwischen einer Widerlagerfläche des ersten Befestigungsteils und einer Ringfläche des Bolzenkopfes verspannt;
• g) die Außenumfangsfläche der Distanzhülse und die Innenumfangsfläche der Bohrung bilden eine Spiel­ passung; und
• h) die Länge der Distanzhülse ist so bemessen, daß nach dem Anziehen des Gewindebolzens, wodurch die Distanz­ hülse gestaucht wird, die Ringfläche des Bolzenkopfs an einer Stützfläche des zweiten Befestigungsteils diese berührend oder mit geringfügigem Spiel anliegt.

Bei einer solchen Ausgestaltung wird mit fertigungstechnisch einfach zu realisierenden Mitteln eine Verschiebbarkeit zwischen Tischbaugruppe und den Führungswagen oder dem Führungswagen einer Führungsschiene geschaffen, die einen Längenausgleich quer zu den Führungsschienenachsen zuläßt. Dabei sind die auf der anderen Führungsschiene angeordneten Führungswagen vorzugsweise fest - beispielsweise durch Schraubverbindungen - mit der Tischbaugruppe verbunden.

Bei dieser Alternativlösung kann vorgesehen sein, daß die Bohrung abgestuft ist, wobei ein den Anlageflächen näherer Abschnitt kleineren Querschnitts und ein den Anlageflächen fernerer Abschnitt größeren Querschnitts gebildet ist und die erwähnte Stützfläche am Übergang zwischen diesen beiden Abschnitten entsteht. Dabei hat der Bolzenkopf radiales Spiel gegenüber dem Abschnitt größeren Querschnitts und ist vorzugsweise in dem Abschnitt größeren Querschnitts vollständig versenkt, so daß der Bolzenkopf nicht über eine obere Auflagefläche der Tischbaugruppe hinausragt und mit einem aufzuspannenden Werkstück nicht kollidieren kann. Die Widerlagerfläche kann im Hinblick auf einfache Fertigung in der Anlagefläche des ersten Befestigungsteils liegen. Die beiden Anlageflächen werden durch den Gewindebolzen in frei gleitendem oder vorzugsweise gering reibendem Eingriff gehalten.

Die hier beschriebenen Ausgleichsmittel in Form der speziellen Verbindung zwischen Tischbaugruppe und Führungswagen können mit den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausgleichs­ mitteln innerhalb des Tisches vorteilhaft kombiniert werden, um die Spannungsfreiheit der gesamten Linearführungsanordnung weiter zu verbessern.

Die erfindungsgemäße Linearführungsanordnung kann mit einem Linearantriebselement, insbesondere einem wärmeabgebenden Linearantriebselement, ausgeführt sein, welches an der Tisch­ baugruppe angebracht ist. Gerade dann, wenn Linearantriebs­ elemente vorgegebener Leistung eingesetzt werden, ist es in höchstem Maße erforderlich, Verspannungsfreiheit zwischen der Tischbaugruppe und den Führungsschienen zu gewährleisten, um das Linearantriebselement nicht durch Verklemmungen zu über­ lasten und vorbestimmte Bewegungsgeschwindigkeiten einzuhal­ ten. Handelt es sich bei dem Linearantriebselement um ein stark wärmeabgebendes Linearantriebselement, beispielsweise einen Teil eines Elektromotors, so muß darüber hinaus mit einer erhöhten Verspannungsgefahr aufgrund der Wärmeabgabe vom Linearantriebselement an die Tischbaugruppe gerechnet werden.

In einem solchen Fall kann ein das Linearantriebselement auf­ nehmender Trägerbereich der Tischbaugruppe mit angrenzenden Bereichen der Tischbaugruppe über Verbindungsstege reduzier­ ten Querschnitts verbunden sein, welche einerseits als Biegestege im Sinne der erstgenannten Lösungsvariante wirksam sind, gleichzeitig aber auch als Wärmedurchfluß-Widerstände dienen können, um einen möglichst geringen Wärmefluß zu den verspannungsgefährdeten Teilen der Linearführungsanordnung zu erhalten.

Dem gleichen Zweck kann es dienen, einen das Linearantriebs­ element aufnehmenden Trägerbereich der Tischbaugruppe mit einem Kunststoffteil auszuführen, welches mit angrenzenden Bereichen der Tischbaugruppe verbunden ist. Damit wird wiede­ rum ein reduzierter Wärmezufluß zu den verspannungsgefähr­ deten Teilen der Tischbaugruppe erreicht.

Das Linearantriebselement kann insbesondere in einem mitt­ leren Bereich zwischen den beiden Führungsschienen angeordnet sein. Beispielsweise ist es möglich, daß das Linearantriebs­ element Teil eines Linearmotors, z. B. eines Wanderfeld-Motors, ist, wobei ein Läufer dieses Linearmotors mit der Tischbau­ gruppe und eine Statorschiene des Linearmotors mit der Basis verbunden sind. Der Läufer und die Statorschiene des Linear­ motors können mechanisch voneinander getrennt und in ihrem gegenseitigen Bewegungsablauf ausschließlich durch die Füh­ rung der Tischbaugruppe auf den Führungsschienen geführt sein.

Soweit die Tischbaugruppe nicht aus Wärmeisolationsgründen aus Kunststoff oder anderem schlecht wärmeleitenden Werkstoff hergestellt ist, wird man sie in herkömmlicher Weise bevor­ zugt aus Stahl herstellen.

Die erfindungsgemäße Linearführungsanordnung läßt es zu, mindestens einen Teil der Führungswagen im wesentlichen kippstabil auf den Führungsschienen zu führen. Hierbei können endlose Wälzkörperschleifen zum Einsatz kommen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen senkrecht zu den Führungsschienenachsen ver­ laufenden Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Linearführungsanordnung mit in die Tischbaugruppe integrierten Biegestegen und einem Linearmotor als Antriebsgerät;

Fig. 2 die Linearführungseinheit gemäß Fig. 1, wobei alter­ nativ als Antriebsgerät ein Kugelspindelantrieb dar­ gestellt ist;

Fig. 3 einen senkrecht zu einer Führungsschienenachse ver­ laufenden Schnitt durch eine Verbindungsstelle zwischen Tischbaugruppe und Führungswagen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 einen senkrecht zu den Führungsschienenachsen verlaufen­ den Schnitt durch eine Linearführungsanordnung unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Verbindung zwischen einer Tischbaugruppe und einem Führungswagen;

Fig. 5 die Linearführungseinheit gemäß Fig. 1 unter zusätzlicher Verwendung einer Verbindung gemäß Fig. 3;

Fig. 6 einen senkrecht zu den Führungsschienenachsen verlaufen­ den Schnitt durch eine Linearführungsanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine teilweise Draufsicht auf die Linearführungsanordnung gemäß Fig. 6, mit einer Draufsicht auf die die Unver­ schiebbarkeit der beiden Tischelemente zueinander sichern­ den Formschlußmittel in Form einer Bolzen-Schlitz-Ver­ bindung;

Fig. 8 einen Schnitt gemäß Fig. 6, wobei als Formschlußmittel eine Nut-Feder-Paarung dargestellt ist;

Fig. 9 eine Draufsicht auf die Linearführungsanordnung gemäß den Fig. 6 und 7, wobei als alternative, die Verschieb­ barkeit der beiden Tischelemente relativ zueinander in Laufrichtung verhindernde Formschlußmittel Anschlag­ elemente an einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Tischelemente dargestellt sind, und

Fig. 10 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Linearfüh­ rungseinheit gemäß Fig. 6 unter zusätzlicher Verwendung einer Verbindungsstelle gemäß Fig. 3.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Linearführungs­ anordnung, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Auf einer Basis 12 sind zwei Führungsschienen 14L und 14R angeordnet und mit Schrauben 16L und 16R befestigt. Die senk­ recht zur Zeichenebene verlaufenden Führungsschienenachsen sind zueinander parallel mit möglichst geringer Abweichung ausgerichtet. Auf jeder der Führungsschienen 14L, 14R läuft ein Führungswagen 18L bzw. 18R, der mittels nicht näher darge­ stellter Wälzlager auf der Schiene verfahrbar angeordnet ist. Auf den Führungswagen ist eine insgesamt mit 20 bezeichnete Tischbaugruppe angeordnet, die mittels Schrauben 22 mit den Führungswagen verbunden ist. Auf der Tischbaugruppe 20 ist ein zu bearbeitendes Werkstück 24 mittels symbolisch darge­ stellter Spannpratzen 26 aufgespannt. Die Tischbaugruppe 20 ist im wesentlichen dreiteilig aufgebaut und besteht aus einem ersten Tischelement 30L, das im wesentlichen oberhalb der linken Führungsschiene angeordnet ist und mittels Schrauben 22 und Paßstiften 46 mit dem Führungswagen 18L verbunden ist, einem zweiten Tischelement 30R, das analog im wesentlichen ober­ halb der rechten Führungsschiene angeordnet und mit Schrauben 22 mit dem rechten Führungswagen 18R verbunden ist, sowie mit einem zwischen den Tischelementen 30L, 30R angeordnetem Verbindungsstück 32, das mittig zwischen dem links angeordneten ersten Tischelement 30L und dem rechts angeordneten zweiten Tischelement 30R angeordnet ist und diese miteinander verbindet. Die Verbindung zwischen dem Verbindungsstück 32 und jeweils einem Tischelement ist in Form von Biegestegen 34L und 34R ausgeformt. Die Biege­ stege 34L und 34R weisen jeweils einen rechteckförmigen Querschnitt auf und erstrecken sich senkrecht zur Zeichen­ ebene in Fig. 1, d. h. in Laufrichtung, über die gesamte Länge der Tischbaugruppe.

Die Tischelemente, beispielsweise 30R, die Biegestege, beispielsweise 34R, und das Verbindungsstück 32 können einstückig ausgebildet sein, wie dies auf der rechten Seite der Linearführungsanordnung 10 in Fig. 1 angedeutet ist, sie können aber auch, wie dies auf der linken Seite von Fig. 1 angedeutet ist, mehrteilig ausgebildet sein, wobei bei­ spielsweise ein Biegesteg 34L einstückig mit dem Verbindungs­ stück 32 aus Kunststoff gefertigt sein kann und mittels einer Schraubverbindung 36 mit einem beispielsweise aus Stahl be­ stehenden ersten Tischelement 30L verbunden sein kann.

Das Verbindungsstück 32 ist als Träger eines Antriebselements für die Tischbaugruppe ausgebildet. Das Antriebselement be­ steht bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform aus der Läuferschiene 38 eines aus Läuferschiene 38 und Stator­ schiene 40 bestehenden Linearmotors. Die Läuferschiene 38 ist mittels Schrauben 42 mit dem Verbindungsstück bzw. Träger 32 verbunden, und die Abmessungen von Tischbaugruppe 20, Führungswagen 18L, 18R und Basis 12 sind mit der Höhe von Läuferschiene 38 und Statorschiene 40 des Linearmotors so abgestimmt, daß die Läuferschiene 38 unter Bildung eines Spalts 44 über der Statorschiene 40 schwebt.

Beim Betrieb des Linearmotors zum Verfahren der Tischbau­ gruppe senkrecht zur Zeichenebene, d. h. in Laufrichtung der Linearführungsanordnung, werden durch induzierte Wirbel­ ströme große Wärmemengen in der Läuferschiene 38 induziert, die bisher, d. h. bei bekannten Ausführungsformen von Linearführungsanordnungen, in die Tischbaugruppe eingeleitet wurden und dort zu mechanischen Verspannungen zwischen den Führungsschienen führten, da sich die Tischbaugruppe unter dem Einfluß der Wärme ausdehnte und die mit ihr verbundenen Führungswagen gegen die Führungsschienen quer zur Lauf­ richtung der Linearführungsanordnung nach außen drückte.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform einer er­ findungsgemäßen Linearführungsanordnung wird die in der Läuferschiene 38 erzeugte Wärme zwar teilweise an das Ver­ bindungsstück 32 abgegeben, jedoch werden die Auswirkungen dieser in die Tischbaugruppe eingeleiteten Wärmemenge kom­ pensiert. Hierzu dient die erfindungsgemäße Verbindung des Verbindungsstücks 32 über Biegestege 34L, 34R mit den jewei­ ligen Tischelementen 30L, 30R. Die in die Läuferschiene 38 eingeleitete Wärmemenge führt zu einer Wärmeausdehnung quer zu den beiden Führungsschienenachsen des Verbindungsstücks. Wie anhand des rechten Verbindungsstegs, der erfindungsgemäß als elastischer Biegesteg ausgeformt ist, durch eine ge­ strichelte Linie angedeutet, kann beim Ausdehnen des Ver­ bindungsstücks 32 der jeweilige Biegesteg ausweichen, so daß die wärmebedingte Längenänderung des Verbindungsstücks kompensiert wird.

Als zweiter Effekt über die Kompensationsmöglichkeit für wärmebedingte Längenänderungen des Verbindungsstücks 32 hinaus fungieren die Biegestege 34L, 34R als schlecht wärme­ leitende Rippen, und zwar einerseits wegen ihrer speziellen Querschnittsausgestaltung, andererseits wegen des vorzugs­ weise verwendeten Kunststoffmaterials. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Verbindungsstück 32 gegenüber den Tisch­ elementen 30L, 30R wärmeisoliert ist mit der Folge, daß von der Läuferschiene 38 in das Verbindungsstück 32 eingeleitete Wärmemengen nicht an die Tischelemente 30L und 30R weiterge­ leitet werden, oder zumindest nur in sehr geringem Umfang, so daß die Tischelemente 30L und 30R keinen wärmebedingten Längenänderungen unterliegen.

Auf diese Weise werden mechanische Spannungen, die beim Betrieb der Linearführungsanordnung durch das Antriebselement wärme­ bedingt erzeugt werden, einerseits eliminiert, andererseits kompensiert.

Darüber hinaus ist die in Fig. 1 dargestellte Linearführungs­ anordnung 10 auch in der Lage, in begrenztem Umfang Paralleli­ tät- und sonstige Lagefehler der Führungsschienenachsen der Führungsschienen 14L und 14R auszugleichen, wie auf der linken Seite von Fig. 1 anhand des Biegestegs 34L dargestellt ist. Verringert sich beispielsweise, in Laufrichtung gesehen, d. h. senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1, der Abstand zwischen den beiden Führungsschienenachsen unzulässigerweise, so kann die gesamte Tischbaugruppe 20 dies aufnehmen, indem der (bei­ spielsweise) Biegesteg 34L nach innen in die gestrichelt an­ gedeutete Lage ausgelenkt wird und der Abstand zwischen den beiden Tischelementen 30L und 30R entsprechend verringert wird. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß das auf der Tischbaugruppe 20 aufgespannte Werkstück 24 entweder in geringem Umfang elastisch ist oder aber nur im Bereich eines Tischelements durch Spannpratzen, beispielsweise nur durch die Spannpratze 26L, festgespannt ist, so daß im Bereich des gegenüberliegenden Tischelements eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Tischelement möglich ist.

Der zuletzt beschriebene Nachteil, daß nämlich Lagefehler der Führungsschienenachsen bei der in Fig. 1 dargestellten Aus­ führungsform der Erfindung nur dann kompensiert werden können, wenn das Werkstück einseitig aufgespannt oder aber elastisch ist, kann durch Weiterbildung der erfindungsgemäßen Linear­ führungsanordnung vermieden werden, wie weiter unten anhand anderer Ausführungsbeispiele noch beschrieben werden wird.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Linearführungsanordnung 10, die dem Lösungsprinzip der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform entspricht, wobei anstelle des als Antriebselement vorgesehenen Linearmotors ein Kugelspindeltrieb mit dem Verbindungsstück 32 verbunden ist. Die sonstigen Teile entsprechen denen in Fig. 1, so daß für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden und auf eine nochmalige Erläuterung verzichtet wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Linearführungsanordnung 10 weist einen Kugelspindeltrieb auf, der im wesentlichen aus einer zwischen den Führungsschienenachsen der Führungsschienen 14L und 14R angeordneten Spindel 50 und einem diese umfassenden Gewindeblock, bestehend aus einem oberen Teilstück 52o und einem unteren Teilstück 52u, besteht. Der Gewindeblock 52 ist mittels Schrauben 42 mit dem Träger bzw. dem Verbindungs­ stück 32 der Tischbaugruppe 20 verbunden. Der Vorteil der in Fig. 2 dargestellten Anordnung ist darin zu sehen, daß außer den anhand von Fig. 1 beschriebenen Vorteilen auch ein Ausgleich eines Lagefehlers der Spindelachse relativ zu den Führungs­ schienenachsen möglich ist. Ist beispielsweise die Spindel in einem mittleren Bereich gekrümmt, so wird der Gewindeblock 52 und der mit ihm verbundene Träger bzw. das Verbindungsstück 32 beim Drehen der Spindel eine laterale Bewegung ausführen, die durch die elastischen Biegestege 34L, 34R von den Tischelemen­ ten 30L und 30R ferngehalten wird.

Fig. 3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Lösungsprinzip bei einer Linearführungsanordnung 10, die in Fig. 3 nur teil­ weise dargestellt ist. Dabei ist die Tischbaugruppe 20 mit zumindest einem Führungswagen 18R einer Führungsschiene 14R quer zur Laufrichtung, d. h. senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 3 und parallel zu der durch die Führungsschienenachsen definierten Führungsebene, verschiebbar verbunden.

Dabei weist die Tischbaugruppe 20 ein Befestigungsteil 60 mit einer zur Führungsebene parallelen Anlagefläche 62 auf, wobei das Befestigungsteil im in Fig. 3 dargestellten Aus­ führungsbeispiel das rechte Ende der Tischbaugruppe 20 ist. Der Führungswagen 18R ist in Fig. 3 insgesamt als Befestigungs­ teil ausgebildet, wobei seine obere Oberfläche als Anlage­ fläche 64 ausgebildet ist, die ebenfalls parallel zur durch die Führungsschienenachsen definierten Führungsebene ist. Die beiden Anlageflächen 62 und 64 liegen aufeinander auf, und die Tischbaugruppe 20 ist so verschiebbar auf dem Füh­ rungswagen gelagert. Ein Gewindebolzen 66 mit einem Bolzen­ kopf 68 und einem Schaft 70 durchdringt die beiden Anlage­ flächen, wobei der Schaft 70 des Gewindebolzens 66 mit einem Gewindeteil 72 in das erste Befestigungsteil in Form des Führungswagens 18R eingeschraubt ist. Der Schaft 70 des Verbindungsbolzens verläuft durch eine Bohrung 74 im zweiten Befestigungsteil in Form des Endes 60 der Tisch­ baugruppe 20. Zwischen der Innenumfangsfläche der Bohrung 74 und dem Bolzenschaft 70 ist ein Ringraum 76 ausgebildet, der eine Distanzhülse 78 aufnimmt. Die Distanzhülse ist zwischen einer Widerlagerfläche 80 des ersten Befestigungs­ teils und einer Ringfläche 82 des Bolzenkopfes verspannt. Die Widerlagerfläche 80 ist bei der vorliegenden Ausführungs­ form ein Teil der Anlagefläche 64 und liegt bündig in dieser.

Die Außenumfangsfläche der Distanzhülse 78 und die Innen­ umfangsfläche der Bohrung 74 sind mit Abstand zueinander angeordnet, mit anderen Worten, der Durchmesser der Distanz­ hülse 78 und der Durchmesser der Bohrung 74 bilden miteinander eine Spielpassung. Auch der Innendurchmesser der Distanzhülse kann radiales Spiel gegenüber dem Bolzenschaftdurchmesser besitzen.

Die Länge der Distanzhülse 78 ist so bemessen, daß nach dem Anziehen des Gewindebolzens 66 die Ring­ fläche 82 des Bolzenkopfs an einer Stützfläche 84 des zweiten Befestigungsteils diese berührend oder mit geringfügigem Spiel anliegt. Die Stützfläche 84 ist bei dem vorliegenden Aus­ führungsbeispiel als Übergang zwischen zwei Abschnitten 86 und 88 der Bohrung ausgebildet, wobei ein den Anlageflächen 62, 64 fernerer Abschnitt 86 einen größeren Querschnitt und ein den Anlageflächen 62, 64 näherer Abschnitt 88 einen kleineren Quer­ schnitt aufweist.

Dabei ist der den Anlageflächen 62, 64 fernere Abschnitt 86 der Bohrung 74 von Querschnitt und Tiefe her so ausgebildet, daß der Bolzenkopf 68 vollständig in dem Bohrungsabschnitt 86 versenkt ist und die Außenumfangsfläche des Bolzenkopfs 68 zur Innenumfangsfläche des Abschnitts 86 der Bohrung 74 Spiel aufweist.

Durch die beschriebene Verbindung wird mit fertigungstechnisch einfachen Mitteln eine Verbindung zwischen der Tischbau­ gruppe 20 und einem Führungswagen 18R geschaffen, die eine Verschiebbarkeit zwischen Tischbaugruppe 20 und Führungs­ wagen 18R längs der Anlageflächen 62 und 64 zuläßt, ohne daß ein Abheben der Tischbaugruppe 20 senkrecht zur Führungsebene von dem Führungswagen 18R möglich ist. Um den letzteren Freiheitsgrad zu verhindern, ist die Länge der Distanz­ hülse 78 vorzugsweise so gewählt, daß nach dem Anziehen des Gewindebol­ zens 66, wodurch die Distanzhülse 78 gestaucht wird, die Ringfläche 82 des Bolzenkopfs 68 und die Stützfläche 84 der Bohrung 74 bzw. des Befestigungsteils in Form des Endes 60 der Tischbaugruppe 20 vonein­ ander einen Abstand von etwa 0-5 Mikrometer aufweisen.

Fig. 4 zeigt die in Fig. 3 im Detail dargestellte Lösung in ihrer Gesamtheit in einem senkrecht zu den beiden Führungs­ schienenachsen verlaufenden Schnitt durch eine Linear­ führungsanordnung 10. Wie bei den zuvor beschriebenen Aus­ führungsbeispielen besteht die Linearführungsanordnung 10 aus einer Tischbaugruppe 20, die auf zumindest zwei Füh­ rungswagen 18L und 18R zweier Führungsschienen 14L und 14R gelagert ist, wobei die Führungsschienen 14L und 14R mit einer Basis 12 verbunden sind. Die Tischbaugruppe 20 ist mit dem linken Führungswagen 18L in konventioneller Art und Weise durch Schrauben 22 und gegebenenfalls Paßstifte 46 starr und unverschiebbar verbunden, ähnlich wie dies zuvor an den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungs­ beispielen erläutert wurde.

Auf der rechten Seite der Linearführungsanordnung 10 ist die Tischbaugruppe 20 mit dem rechten Führungswagen 18R durch eine Verbindung verbunden, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Kommt es nun zu einem Abweichen des Abstandes zwischen den Führungsschienenachsen der Führungsschienen 14L und 14R von den geometrisch idealen Maßen, so kann diese Abweichung in gewissen Grenzen durch eine relative Verschiebung zwischen Tischbaugruppe 20 und rechtem Führungswagen 18R längs der Anlageflächen 62 und 64 kompensiert werden. Die Anlage­ flächen 62 und 64 verlaufen dabei parallel zu der durch die Führungsschienenachsen der Führungsschienen 14L und 14R definierten Führungsebene. Die in Fig. 4 dargestellte Aus­ führungsform einer erfindungsgemäßen Linearführungsanordnung ist auch dazu geeignet, temperaturbedingte Längenänderungen aufzunehmen, dann nämlich, wenn sich bei einer Veränderung der Raumtemperatur die Tischbaugruppe 20 und die Basis 12 unterschiedlich ausdehnen oder kontrahieren.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die prinzipielle Lösung gemäß Fig. 1 mit der prinzipiellen Lösung gemäß Fig. 3 bzw. 4 kombiniert ist. Dies hat den Vorteil, daß einerseits die anhand von Fig. 1 bereits erläuterten Vorteile zu erzielen sind, d. h. durch von dem Antriebselement 38, 40 erzeugte Wärme und die hierdurch verursachten Längenänderungen werden durch die Biegestege 34L und 34R kompensiert, andererseits kann das Werkstück 24 auf beiden Tischelementen 30L und 30R mittels Spannpratzen 26L und 26R aufgespannt werden, und ein Ausgleich von Lagefehlern der Führungsschienenachsen, d. h. ein zu kleiner oder zu großer Abstand der Führungsschienenachsen kann auch dann kompensiert werden, wenn das Werkstück 24 starr und nicht elastisch ist. Kommt es nämlich zu einer Abstandsabweichung der Führungsschienen von dem geometrisch idealen Abstand, so ist eine Kompensation durch eine relative Verschiebung der beiden Anlageflächen 62 und 64 im Bereich des rechten Führungswagens 18R möglich.

Fig. 6 zeigt eine weitere Lösungsform einer erfindungsgemäßen Linearführungsanordnung 10. Die Tischbaugruppe 20 besteht dabei aus zwei Tischelementen 30L und 30R, die durch schema­ tisch angedeutete Schrauben 22 jeweils mit einem Führungs­ wagen 18L und 18R verbunden sind, die in bereits beschriebener Art und Weise auf Führungsschienen 14L und 14R laufen, die ihrerseits auf einer Basis 12 befestigt sind. Die beiden Tischelemente 30L und 30R sind über eine Schiebeverbindung 89 miteinander verbunden, die quer zu den Führungsschienenachsen einen Freiheitsgrad ermöglicht. Auf diese Weise können Abstandsabweichungen der Führungsschienenachsen der Führungsschienen 18L und 18R ausgeglichen werden, und umgebungstemperaturbedingte unterschiedliche Längenänderun­ gen von Basis 12 und Tischbaugruppe 20 führen nicht zu mechanischen Verspannungen quer zur Laufrichtung, d. h. in der Führungsebene quer zu der senkrecht zur Zeichenebene sich erstreckenden Laufrichtung.

Die Schiebeverbindung wird im folgenden näher beschrieben. Die Schiebeverbindung wird gebildet aus einer Feder 90, die an einer ersten Randfläche 92 des linken (ersten) Tisch­ elements 30L angeordnet ist. Die Feder 90 greift ein in eine Nut 94, die an einer der ersten Randfläche 92 des ersten Tischelements 30L benachbarten Randfläche 96 des rechten (zweiten) Tischelements 30R eingelassen ist. Die Feder 90 und die sie aufnehmende Nut 94 erstrecken sich senkrecht zur Zeichenebene über die gesamte Länge der Tischbaugruppe 20. Durch diese Dimensionierung senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 6 und durch eine entsprechend enge Toleranz zwischen Dicke der Feder 90 und Breite der Nut 94 wird erreicht, daß die Tischbaugruppe weiterhin biegesteif um eine zur Laufrichtung parallele Biegeachse ausgebildet ist. Mit anderen Worten führt eine Belastung der Tischbaugruppe 20 von oben in Fig. 6 nicht zu einer größeren Durchbiegung als bei einer starren, einteiligen Tischbaugruppe 20.

Durch die Ausbildung der Schiebeverbindung wird es ermöglicht, Abstandsabweichungen der Führungsschienenachsen der Führungs­ schienen 14L und 14R aufzunehmen, indem die beiden Tisch­ elemente 30L und 30R sich voneinander entfernen oder einander annähern.

Um eine unerwünschte Beweglichkeit bzw. Verschiebbarkeit der beiden Tischelemente relativ zueinander in Laufrichtung zu unterbinden, sind Formschlußmittel vorgesehen, die verschieden ausgebildet sein können, und von denen in den Fig. 7-9 drei verschiedene Varianten dargestellt sind. Bei der in Fig. 7 dargestellten Variante, die mit der Darstellung in Fig. 6 korrespondiert, ist ein mit der Feder 90 verbundener, senkrecht zu der durch die beiden Führungsschienenachsen definierten Führungsebene angeordneter Zapfen 98 vorgesehen, der in einen im Bereich der Nut 94 des zweiten Tischele­ ments 30R angeordneten Schlitz 100 eingreift. Der Schlitz 100 ist dabei in den oberhalb und unterhalb der Nut 94 angeordneten Randbereichen 102 und 103 des rechten, zweiten Tischelements 30R eingelassen.

Die Schlitz-Zapfenpaarung 98/100 gewährleistet die Unbeweglich­ keit der beiden Tischelemente 30L und 30R relativ zueinander in Laufrichtung, d. h. senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 6, ohne den gewünschten Freiheitsgrad der beiden Tischelemente 30L und 30R zueinander in der Führungsebene quer zur Laufrichtung zu behindern.

Fig. 8 zeigt eine alternative Ausführungsform der erwähnten Formschlußmittel. In der an der Randfläche 92 des ersten, linken Tischelements 30L angeordneten Feder 90 ist quer zur Laufrichtung eine Hilfsnut 104 angeordnet. Ebenso ist eine Hilfsnut 106 in der der Hilfsnut 104 in der Feder 90 gegen­ überliegenden Nutseitenfläche 108 der Nut 94 des zweiten Tischelements 30R angeordnet. Beide Nuten und damit das linke Tischelement 30L und das rechte Tischelement 30R sind durch eine Paßfeder 110 miteinander verbunden.

Fig. 9 zeigt eine dritte Variante der die Unbeweglichkeit der beiden Tischelemente relativ zueinander in Laufrichtung ge­ währleistenden Formschlußmittel. Bei dieser Variante umfassen die Formschlußmittel Anschlagelemente 112, die mittels Schrauben 113 an in Laufrichtung einander gegenüberliegenden Seitenflächen 114 der Tischelemente angeordnet sind. Dabei sind die Schrauben 113 die Anschlagelemente durchsetzend angeordnet und nur mit einem Tischelement, im Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 9 mit dem linken Tischelement, verbunden, so daß sich das andere Tischelement, in diesem Beispiel 30R, quer zur Laufrichtung frei bewegen kann, jedoch an einer relativen Beweglichkeit in Laufrichtung relativ zu dem einen Tischelement gehindert wird.

Fig. 10 zeigt eine Kombination der in Fig. 6 dargestellten Lösungsform mit der in Fig. 3 gezeigten Verbindung zwischen Tischbaugruppe 20 und einem Führungswagen 18L.

Dabei weist die Tischbaugruppe 20 im mittleren, zwischen den beiden Führungsschienen 14L und 14R liegenden Bereich eine Aussparung 118 auf, so daß ein auf der Tischbaugruppe 20 aufgespanntes Werkstück 24 mittels Spannpratzen 26L und 26R nur im äußeren, über den jeweiligen Führungswagen 18L und 18R liegenden Bereich auf die Tischbaugruppe gepreßt und so aufge­ spannt wird. Die so ausgestaltete Linearführungsanordnung 10 bietet den Vorteil, daß Abstandsänderungen zwischen den Führungsschienenachsen der Führungsschienen 14L und 14R durch Relativbewegung zwischen dem linken Führungswagen 18L und dem linken Tischelement 30L längs der Anlageflächen 62 und 64 aufgefangen werden können, während eine übermäßige Ausdehnung des Werkstücks 24, beispielsweise wegen einge­ brachter Zerspanungswärme, kompensiert werden kann, indem die beiden Tischelemente 30L und 30R längs der Schiebeverbin­ dung 89 auseinanderwandern, wobei sich das linke Tischele­ ment 30L ebenfalls längs der Anlageflächen 62/64 gegen­ über dem Führungswagen 18L bewegt.

Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist weiterhin die Läuferschiene 38 eines Linearmotors mittels einer wärmeisolierenden Schicht 120 mit der Tischbaugruppe 20 verbunden. Auf diese Weise wird durch in der Läuferschiene induzierte Wirbelströme erzeugte Wärme von der Tischbau­ gruppe 20 ferngehalten und führt nicht zu einer mechanische Verspannungen erzeugenden Längenausdehnung. Durch die erfin­ dungsgemäße Linearführungsanordnung wird eine Linearführungs­ anordnung geschaffen, die unter verschiedenen Einsatz- und Belastungsfällen genauer zu positionieren und höher zu be­ lasten ist als herkömmliche Linearführungsanordnungen, wobei der Fertigungs- und Konstruktionsaufwand bei kleinem Bau­ volumen gering gehalten wird.

Die mit 18L und 18R bezeichneten Laufwagen können bei­ spielsweise so ausgebildet sein wie in der DE-OS 35 27 886 und in der US-PS 4 743 124 beschrieben. Die dort be­ schriebenen Laufwagen haben durch die Anordnung der tragen­ den Kugelreihen zu beiden Seiten der Führungsschiene eine große Kippstabilität. Es versteht sich, daß in allen vor­ beschriebenen Anordnungen auf jeder der Führungsschienen auch mehrere solche Laufwagen hintereinander angeordnet sein können.

Claims (24)

1. Linearführungsanordnung, mit
mindestens zwei auf einer Basis (12) angeordneten Füh­ rungsschienen (14L, 14R) mit jeweils einer Führungs­ schienenachse, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und eine Führungsebene definieren, ferner mit
mindestens einem Führungswagen (18L, 18R) auf jeder der Führungsschienen (14L, 14R), der längs der jeweiligen Führungsschienenachse in einer Laufrichtung, insbeson­ dere durch endlose Rollkörperschleifen, verschiebbar ist, und ferner mit einer Tischbaugruppe (20), welche mit jeweils mindestens einem Führungswagen (18L, 18R) auf jeder der beiden Führungsschienen (14L, 14R) ver­ bunden ist, wobei die Linearführungsanordnung quer zur Laufrichtung und parallel zur Führungsebene elastisch nachgiebige Verbindungsmittel (34L, 34R) als Ausgleichs­ mittel für quer zu den Führungsschienenachsen auftre­ tende mechanische Spannungen aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei auf verschiedenen Führungsschienen (14L, 14R) geführte Tischelemente (30L, 30R) der Tisch­ baugruppe (20) durch die Verbindungsmittel (34L, 34R) miteinander verbunden sind.

2. Linearführungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Verbindungsmittel mindestens einen in Laufrichtung verlaufenden Biegesteg (34L, 34R) um­ fassen, dessen längere Querschnittsachse gegen die Füh­ rungsebene, vorzugsweise unter einem Winkel von annä­ hernd 90°, geneigt ist.

3. Linearführungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegesteg (34L, 34R) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.

4. Linearführungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Biegesteg (34L, 34R) einstückig mit mindestens einem der Tischelemente (30L, 30R) ausge­ bildet ist.

5. Linearführungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Biegesteg (34L, 34R) an minde­ stens einem der Tischelemente (30L, 30R) befestigt ist.

6. Linearführungsanordnung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Tischelemente (30L, 30R) durch ein Ver­ bindungsstück (32) miteinander verbunden sind, welches über je einen elastischen Biegesteg (34L, 34R) mit jedem der Tischelemente (30L, 30R) verbunden ist.

7. Linearführungsanordnung, mit
mindestens zwei auf einer Basis (12) angeordneten Füh­ rungsschienen (14L, 14R) mit jeweils einer Führungs­ schienenachse, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und eine Führungsebene definieren, ferner mit
mindestens einem Führungswagen (18L, 18R) auf jeder der Führungsschienen (14L, 14R), der längs der jeweiligen Führungsschienenachse in einer Laufrichtung, insbeson­ dere durch endlose Rollkörperschleifen, verschiebbar ist, und ferner mit einer Tischbaugruppe (20), welche mit jeweils mindestens einem Führungswagen (18L, 18R) auf jeder der beiden Führungsschienen (14L, 14R) ver­ bunden ist, wobei die Linearführungsanordnung Aus­ gleichsmittel für quer zu den Führungsschienenachsen auftretende mechanische Spannungen aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei quer zur Laufrichtung nebeneinander angeordnete und auf verschiedenen Führungsschienen (14L, 14R) geführte Tischelemente (30L, 30R) der Tischbau­ gruppe (20) durch eine Schiebeverbindung (89) mit quer zur Laufrichtung und parallel zur Führungsebene liegen­ der Verschiebemöglichkeit derart miteinander verbunden sind, daß sie in Laufrichtung relativ zueinander im wesentlichen unbeweglich sind.

8. Linearführungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebeverbindung (89) um eine zur Laufrichtung parallele Biegeachse biegesteif ausgebildet ist.

9. Linearführungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebeverbindung (89) durch eine in Laufrich­ tung verlaufende Feder (90) an einer Randfläche (92) eines ersten Tischelements (30L) und eine die Feder (90) aufnehmende Nut (94) an einer benachbarten Randfläche (96) eines zweiten Tischelements (30R) gebildet ist.

10. Linearführungsanordnung nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unbeweglichkeit der beiden Tischelemente (30L, 30R) relativ zueinander in Laufrichtung durch Form­ schlußmittel gewährleistet ist.

11. Linearführungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschlußmittel mindestens eine Schlitz-Zapfen- Paarung (98, 100) umfassen.

12. Linearführungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschlußmittel eine Nut-Feder-Paarung (104, 108, 110) umfassen.

13. Linearführungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschlußmittel Anschlagelemente (112) umfas­ sen, die an in Laufrichtung einander gegenüberliegenden Seitenflächen (114) der Tischelemente (30L, 30R) an­ geordnet sind.

14. Linearführungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Tischelemente (30L, 30R) Spannmittel (26L, 26R) zum Aufspannen eines die Tischelemente (30L, 30R) brückenartig belegenden Gegenstands (24) zugeordnet sind.

15. Linearführungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Tischelemente (30L, 30R) an einem Führungswagen (18L, 18R) quer zur Laufrichtung und parallel zur Führungsebene beweglich gelagert ist.

16. Linearführungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Lagerung des mindestens einen Tisch­ elements (30L, 30R) an dem Führungswagen (18L, 18R) in der Weise hergestellt ist, daß

• a) ein Befestigungsteil (60) des mindestens einen Tisch­ elements (30R) und ein Befestigungsteil des Führungs­ wagens (18R) mit je einer zur Führungsebene parallelen Anlagefläche (62, 64) aneinander anliegen;
• b) mindestens ein Gewindebolzen (66) mit einem Bolzen­ kopf (68) und einem Schaft (70) die beiden Anlageflächen (62, 64) durchdringt;
• c) der Schaft (70) des Gewindebolzens (66) mit einem Gewindeteil (72) in einen ersten der beiden Befestigungsteile eingeschraubt ist;
• d) der Schaft (70) des Bolzens (66) durch eine Bohrung (74) im zweiten Befestigungsteil (60) verläuft;
• e) in einem Ringraum (76) zwischen dem Bolzenschaft (70) und der Innenumfangsfläche der Bohrung (74) eine Di­ stanzhülse (78) angeordnet ist;
• f) die Distanzhülse (78) zwischen einer Widerlagerfläche (80) des ersten Befestigungsteils und einer Ringfläche (82) des Bolzenkopfes (68) verspannt ist;
• g) die Außenumfangsfläche der Distanzhülse (78) und die Innenumfangsfläche der Bohrung (74) eine Spielpassung bilden und
• h) die Länge der Distanzhülse (78) so bemessen ist, daß nach dem Anziehen des Gewindebolzens (66) die Ringfläche (82) des Bolzenkopfs (68) an einer Stützfläche (84) des zweiten Befestigungsteils (60) diese berührend oder mit geringfügigem Spiel anliegt.

17. Linearführungsanordnung, mit
mindestens zwei auf einer Basis (12) angeordneten Füh­ rungsschienen (14L, 14R) mit jeweils einer Führungs­ schienenachse, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und eine Führungsebene definieren, ferner mit
mindestens einem Führungswagen (18L, 18R) auf jeder der Führungsschienen (14L, 14R), der längs der jeweiligen Führungsschienenachse in einer Laufrichtung, insbeson­ dere durch endlose Rollkörperschleifen, verschiebbar ist, und ferner mit einer Tischbaugruppe (20), welche mit jeweils mindestens einem Führungswagen (18L, 18R) auf jeder der beiden Führungsschienen (14L, 14R) ver­ bunden ist, wobei die Linearführungsanordnung Aus­ gleichsmittel für quer zu den Führungsschienenachsen auftretende mechanische Spannungen aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Tischbaugruppe (20) mit dem bzw. den Führungs­ wagen (18L, 18R) mindestens einer Führungsschiene (14L, 14R) quer zur Laufrichtung und parallel zur Führungs­ ebene verschiebbar in folgender Weise verbunden ist:

• a) ein Befestigungsteil (60) der Tischbaugruppe (20) und ein Befestigungsteil des Führungswagens (18R) liegen mit je einer zur Führungsebene parallelen Anlagefläche (62, 64) aneinander an;
• b) mindestens ein Gewindebolzen (66) mit einem Bolzen­ kopf (68) und einem Schaft (70) durchdringt die beiden Anlageflächen (62, 64);
• c) der Schaft (70) des Gewindebolzens (66) ist mit einem Gewindeteil (72) in einen ersten der beiden Befesti­ gungsteile eingeschraubt;
• d) der Schaft (70) des Bolzens (66) verläuft durch eine Bohrung (74) im zweiten Befestigungsteil (60);
• e) in einem Ringraum (76) zwischen dem Bolzenschaft (70) und der Innenumfangsfläche der Bohrung (74) ist eine Distanzhülse (78) angeordnet;
• f) die Distanzhülse (78) ist zwischen einer Widerlager­ fläche (80) des ersten Befestigungsteils und einer Ringfläche (82) des Bolzenkopfes (68) verspannt;
• g) die Außenumfangsfläche der Distanzhülse (78) und die Innenumfangsfläche der Bohrung (74) bilden eine Spiel­ passung und
• h) die Länge der Distanzhülse (78) ist so bemessen, daß nach dem Anziehen des Gewindebolzens (66) die Ringfläche (82) des Bolzenkopfs (68) an einer Stützfläche (84) des zweiten Befestigungsteils (60) diese berührend oder mit geringfügigem Spiel anliegt.

18. Linearführungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (74) abgestuft ist mit einem den An­ lageflächen (62, 64) näheren Abschnitt (88) kleineren Querschnitts und einem den Anlageflächen (62, 64) ferne­ ren Abschnitt (86) größeren Querschnitts, wobei die Stützfläche (84) am Übergang zwischen diesen beiden Abschnitten (86, 88) angeordnet ist und wobei der Bol­ zenkopf (68) radiales Spiel gegenüber dem Abschnitt (86) größeren Querschnitts besitzt.

19. Linearführungsanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzenkopf (68) in dem Abschnitt (86) größeren Querschnitts vollständig versenkt ist.

20. Linearführungsanordnung nach einem der Ansprüche 17-19, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlagerfläche (80) in der Anlagefläche (64) des ersten Befestigungsteils liegt.

21. Linearführungsanordnung nach einem der Ansprüche 17-20, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anlageflächen (62, 64) durch den Gewinde­ bolzen (66) in reibenden Eingriff gegeneinander ange­ drückt sind.

22. Linearführungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-21, dadurch gekennzeichnet, daß an der Tischbaugruppe (20) ein Linearantriebselement (38; 50) , insbesondere ein wärmeabgebendes Linearan­ triebselement, angebracht ist.

23. Linearführungsanordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Linearantriebselement (38, 50) aufnehmender Trägerbereich (21) der Tischbaugruppe (20) mit angren­ zenden Bereichen (30L, 30R) der Tischbaugruppe (20) über Verbindungsstege (34L, 34R) reduzierten Querschnitts verbunden ist, welche als Biegestege und gleichzeitig als Wärmeflußwiderstände wirksam sind.

24. Linearführungsanordnung nach einem der Ansprüche 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Linearantriebselement (38; 50) aufnehmender Trägerbereich (21) der Tischbaugruppe (20) mit einem Kunststoffteil ausgeführt ist, welches mit angrenzenden Bereichen (30L, 30R) der Tischbaugruppe (20) verbunden ist.