Vorrichtung zum Abstützen und Führen eines Schlittens Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abstützen und Führen eines Schlit tens bei einer geradlinigen, hin und her gehenden Bewegung auf einer Unterlage, wobei zwischen diesen Bauteilen stangenförmige Glieder angebracht sind, deren Längsrichtung gleich der Bewegungsrichtung des Schlittens ist und die einerseits mit konvex ge krümmten Flächen an zwei im Verhältnis zueinander um den Umkreis des Gliedes herum versetzten Stel len an rechtwinklig zueinander stehenden Stützflächen an dem einen Bauteil und anderseits an mit dem anderen .Bauteil zusammenarbeitenden, in zwei Rei hen angebrachten Rollgliedern anliegen. Solche Vor richtungen können z.
B. bei Werkzeugmaschinen und bei Schleifmaschinen verwendet werden. Bisher wur den in der Praxis meistens Führungen benutzt, die ebene Gleit- und Führungsflächen aufweisen. Solche Flächen erfordern eine weitgehende Feinbearbeitung. Die bekannten Führungen können Prismen, V-för- mige Nuten und dergleichen umfassen, um die Füh rung in seitlicher Richtung zu erzielen.
Neuerdings hat man Wälzführungen verschiedener Art anzu wenden begonnen, die ähnlich wie Wälzlager Reihen von Wälzkörpern in der Form von Kugeln oder Rol len mit zugehörigen, teils am beweglichen, teils am stillstehenden Teil der Maschine vorgesehenen Innen- und Aussenbahnen aus gehärtetem Stahl aufweisen. Schwere Maschinentische oder -schlitten ruhen dank ihres Eigengewichtes in der Regel auf drei ebenen Flächen oder zwei Kugel- oder Rollenreihen. Die möglicherweise auftretenden Kräfte, die den Tisch vom Bett oder Gestell wegzuheben streben, sind dann erheblich kleiner als das Gewicht des Tisches.
Im entgegengesetzten Fall, wo also das Eigengewicht des Tisches oder des Schlittens nicht ausreicht, um die aufwärts gerichteten Kräfte aufzuheben, müssen in der Regel wenigstens vier Stütz- oder Lagerflächen vorgesehen sein. Bei Anspruch auf genaues Anstellen und Ein spannen des Schlittens greift man bei bekannten Aus führungen zu konischen Linealen; die eine Begren zungsfläche aufweisen, welche mit der Bewegungs richtung einen rechten Winkel bildet und in eine entsprechende konische Fläche im festen Teil der Maschine passt.
Diese bekannten Bauarten sind mit vielen Schwä chen behaftet. Es verursacht grosse Kosten, die er forderliche Genauigkeit bei der Herstellung der ebenen Flächen zu erreichen. Bei allseitig führenden Führungen mit Kugellagern lässt sich nicht vermeiden, dass ein gewisses Gleiten zwischen den Kugeln und den Laufbahnen eintritt und einen erheblichen Ver schleiss verursacht. Rollen stellen noch höhere An sprüche an die Genauigkeit bei der Herstellung der Rollbahnen, damit ein Verkanten und Schrägstellen der Rollen vermieden werden, die sonst einen schnel len Verschleiss der Lager verursachen würden.
Her vorhebung verdient in diesem Zusammenhang, dass die Vorspannung der Wälzkörper meistens eine Grö ssenordnung von einigen Tausendstehnillimetern hat, was zur Folge hat, dass die Konstruktion sehr teuer wird, insbesondere was die konischen Lineale anbe langt. Ein anderer Nachteil der üblichen Führungen besteht darin, dass eine bestimmte oder mehrere be stimmte Ebenen des Tisches oder des Schlittens par allel bzw. senkrecht zur Bewegungsrichtung einge stellt werden müssen, und zwar innerhalb sehr enger Toleranzen, die sich nicht schon während der Her stellung feststellen lassen, sondern erst während des Zusammenbaus oder der Aufstellung eingeregelt wer den müssen.
Ein solcher Arbeitsgang ist zeitraubend und teuer.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung beseitigt diese Nachteile dadurch, dass die stangenförmigen Glieder um eine Achse gegenüber dem einen Bauteil drehbar sind und dass die Rollmittelpunkte bzw. Rollachsen der Rollglieder bei der Drehung des Gliedes eine Drehbewegung um eine Achse ausführen, die nicht mit der erstgenannten Achse zusammenfällt, derart, dass sowohl die Einspannung wie die Planeinstellung des Schlittens gegenüber dem Bett oder Gestell durch die Winkeleinstellung der stangenförmigen Glieder bestimmt wird. In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Führung als erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Bett und einen Tisch einer Maschine und zwischen diesen vorge sehene, gemäss der Fig. 1 ausgeführte Führungen, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 und Fig. 4, 5 je einen Querschnitt durch Führungen gemäss zweier weiterer Ausführungsbeispiele.
In den- Zeichnungen bezeichnet 10 einen Teil des Bettes oder festen Gestells einer Werkzeugmaschine und 12 einen Teil eines von ihr getragenen Tisches oder Schlittens, der mittels zweier Führungen längs einer geradlinigen Bahn auf dem Gestell vor- und zurückbeweglich ist, wobei die Bewegungsrichtung senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft. Zwischen den beiden Teilen 10 und 12 sind zwei Stangen oder Wellen 14 angebracht, deren Längsrichtung gleich der Bewegungsrichtung des Schlittens ist, die bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1 und 2 über ihren ganzen Umkreis eine kreiszylindrische, durch zwei Längsnuten unterbrochene Oberfläche mit Mit telachse in dem Punkt 18 haben. Die Oberfläche 16 liegt an zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Stützflächen 26, 28 am Tisch 12 an.
Diese Stütz flächen sind zweckmässig eben. Ein mit dem Bett oder Gestell 10 verbundenes Element 41 hat eine Oberfläche 40, die einen Teileines Kreiszylinderman- tels gemäss der gestrichelten Linie in der Fig. 1 bil det und deren Mittelachse 20 versetzt in bezug auf die Mittelachse 18 der Fläche 16 gelegen ist. In jeder Stange 14 sind zwei durch die erwähnten Längs nuten gebildete längsverlaufende Rollbahnen 42, 44 für je eine Reihe von Kugeln 46, 48 vorgesehen. Im vorliegenden Fall sind die Kugeln in den beiden Reihen gleich gross und wirken mit der ortsfesten Zylindermantelteilfläche 40 zusammen.
Da die Flä chen 16 und 40 exzentrisch zueinander angeordnet sind, erhält in der Stange 14 die zylindrische Roll bahn 42 eine grössere Tiefe als die Rollbahn 44, der art, dass ein Kreis 49 mit 20 als Mittelpunkt die bei den Rollenbahnen berührt.
Die Mittelachse 18 für die Fläche 16 liegt zwi schen der Mittelachse 20 und dem Tisch 12 und gleichzeitig höher als die letztgenannte Mittelachse (Fig. 1). Wird nun eine Stange 14 im Sinne des Uhr zeigers gemäss der Figur in Teilumdrehung versetzt, so wird sich ihre Fläche 16, dank der versetzten Lage der beiden Mittelachsen der Flächen 16 und 40 bzw. der Kreislinie 49, der Stützfläche 28 des Schlittens nähern, während sie sich von der Stützfläche 26 ent- fernen will, d. h. die Stange 14 wird um die Achse 20 verschwenkt. Angenommen nun, der Schlitten 12 sei waagrecht beweglich. Entsprechende Führungen sind in der Fig. 2 ersichtlich.
Die soeben beschriebene Schwenkung der einen Stange 14 hat dann zur Folge, dass der Schlitten zwischen die beiden senkrechten Flächen 28 eingespannt wird, während seine Höhen einstellung davon bestimmt wird, wie er zwischen der Zylinderfläche 16 und der Stützfläche 26 anliegt. Falls nun der Schlitten 12 eine obere Fläche (60, Fig. 2) hat, die in eine bestimmte, z. B. waagrechte Lage aufgespannt werden soll, kann dies ganz ein fach dadurch durchgeführt werden, dass man die bei den Stangen 14 in verschiedenem Ausmass dreht. Wenn etwa die eine Seite des Schlittens zu hoch liegt, wird die Stange 14 auf derselben Seite ein Stück im Sinne des Uhrzeigers und gleichzeitig die Stange 14 an der anderen Schlittenseite ein Stück im entgegen gesetzten Sinne des Uhrzeigers gedreht.
Man erhält mit anderen Worten eine genaue Aufspannung des Schlit tens, der gleichzeitig zwecks Erzielung der gewünsch ten Führung in seitlicher Richtung an den Stützflä chen 28 eingespannt wird. Die Stangen 14 folgen dem Schlitten, wenn dieser auf dem Gestell oder Bett 10 vor- und zurückgeht, wobei die Kugeln 46 und 48 auf den Flächen 40, 42 bzw. 44 rollen. Der Kraft bedarf, um während des Betriebs der Maschine den Schlitten längs des Gestells zu führen, stellt sich daher sehr gering.
Durch Verändern der Lage der beiden Mittel achsen 18 und 20 zueinander lassen sich verschiedene Kombinationen für das Aufspannen und seitliche Ein spannen des Schlittens erhalten. Wenn die beiden Mittelachsen auf derselben lotrechten Linie liegen und die Stange 14 gedreht wird, so wird offenbar für einen bestimmten Drehwinkel die Bewegung in seit licher Richtung im Verhältnis zu den Stützflächen 28 gross werden, während die Höhenlage der Stützfläche 26 praktisch unverändert bleibt. Das umgekehrte Verhältnis tritt ein, wenn die beiden Mittelachsen 18 und 20 auf einer waagrechten Linie liegen. Zwischen diesen Grenzlagen sind mannigfache Zwischenlagen denkbar.
In der Fig. 2 ist der Schlitten 12 mit zwei Füh rungen der in der Fig. 1 dargestellten Bauart ver sehen. Zu jeder Stange 14 gehören also je eine waag rechte Stützfläche 26 und eine lotrechte Stützfläche 28 am Schlitten 12, wobei diese Stützflächen recht winklig zueinander gestellt sind. Die Fig. 2 zeigt auch eine Ausführung für eine Vorrichtung zur Drehung je einer Stange 14 getrennt für sich. Jede Stange wird somit durch eine eigene Vorrichtung betätigt.
Diese umfasst einen Stift 50, der in die Stange 14 einge schraubt ist und mit Spiel in eine Bohrung 52 im Tisch hineinragt. Gegen die eine Seite des Stiftes 50 stösst eine von aussen zugängliche Schraube 54 und an seiner anderen Seite ein Bolzen 56, der seinerseits gegen eine von der entgegengesetzten Seitenfläche des Tisches eingeschraubte, von aussen zugängliche Schraube 58 stösst. Die Schraube 54 und der Bolzen 56 können bauchige Enden haben, mit denen sie gegen den Stift 50 stossen.
Durch Herausschrauben der einen Schraube 54 oder 58 und Hineinschrauben der anderen Schraube 58 bzw. 54 dreht der Stift 50 die Stange 14 um die Achse 20, wobei die obere Fläche 60 des Tisches oder Schlittens im Verhältnis zur Horizontalebene aufgespannt und zugleich der Schlitten durch den Druck der Stangen 14 gegen die Stützflächen 28 eingespannt wird. Bei der vor- und zurückgehenden Bewegung des Tisches 12 werden die Stangen 14 mitgeführt, während die Kugeln die beiden Reihen 46 und 48 auf der Fläche 40 laufen. In der gewünschten Lage werden die Stangen mit Klemmgliedern 61 verriegelt.
Die Kugeln 46 und 48 sind in einen gemein samen Halter 62 eingelegt, in welchem auf einem Zapfen 64 ein Zahnrad 66 gelagert ist, dessen Zähne in gerade Zahnstangen 68, 70 eingreifen, die an der zugehörigen Stange 14 bzw. dem unbeweglichen Ele ment 41 angebracht sind. Die Axialbewegung des Halters 62 und damit der Kugeln wird hierdurch mit der Bewegung der Stange synchronisiert, derart, dass die Kugeln stets die richtige Lage beibehalten. Die Zahnstange 70 wird durch Schrauben 71 fest gehalten.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 4 weist die Stange 14 eine Mantelfläche auf, die aus zwei kreis zylindrischen Teilen 16 und 19 besteht. Die Achse der ersten verläuft durch den Punkt 18, die Achse der zweiten durch den Punkt 20. Die beiden Flä chen 16 und 19 bilden also Teile von Zylinder flächen, die durch die gestrichelte Linie 22 bzw. 24 angedeutet sind. Die Fläche 16 liegt an den zum Bett oder Gestell 10 angebrachten Stützflächen 26, 28 an. Rollen 72, 74 mit konkaven Rollbahnen rollen einerseits auf der Fläche 19 und anderseits an zylin drischen Stangen oder Wellen - 73 bzw. 75. Diese stützen sich gegen rechtwinklig gestellte Flächen ab, die durch eine Ausnehmung 76 in dem beweglichen Element 12 gebildet werden.
Die Einstellung der Führungen wird in derselben Weise durchgeführt, wie oben für die Fig. 1 beschrieben wurde. Die Bewegung des Schlittens geschieht unter Rollbewegung der Rollen 72 und 74.
Die Ausführungsform gemäss der Fig. 5 stimmt am meisten mit der in der Fig. 1 veranschaulichten überein, bis auf den Unterschied, dass die Kugeln 46, 48 durch Rollen 78, 80 ersetzt sind, die grössere Tragfähigkeit haben als die Kugeln.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen begrenzt, sondern im weitesten Sinne innerhalb des Rahmens des ihr zugrunde liegenden Leitgedankens abwandelbar. Die Kugeln 46 bzw. die Rollen 78 können einen anderen Durchmesser haben als die Kugeln 48 bzw. die Rol len 80.