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.
Device for supporting and guiding a slide The present invention relates to a device for supporting and guiding a Schlit least in a rectilinear, reciprocating movement on a base, rod-shaped members are attached between these components, the longitudinal direction of which is the same as the direction of movement of the The slide is on the one hand with convex curved surfaces at two points offset in relation to one another around the circumference of the member on support surfaces at right angles to one another on one component and on the other hand on rolling members that work together with the other component and are attached in two rows . Such before directions can, for.
B. be used in machine tools and grinding machines. So far, guides were mostly used in practice that have flat sliding and guide surfaces. Such surfaces require extensive finishing. The known guides can comprise prisms, V-shaped grooves and the like in order to achieve the guide in the lateral direction.
Lately one has begun to apply rolling guides of different types, which have rows of rolling elements in the form of balls or Rol len with associated, partly on the moving, partly on the stationary part of the machine provided inner and outer tracks made of hardened steel similar to rolling bearings. Thanks to their own weight, heavy machine tables or slides usually rest on three flat surfaces or two rows of balls or rollers. The forces that may arise, which tend to lift the table away from the bed or frame, are then considerably smaller than the weight of the table.
In the opposite case, where the dead weight of the table or the carriage is not sufficient to cancel the upward forces, at least four support or bearing surfaces must generally be provided. If there is a need for precise adjustment and clamping of the slide, one uses conical rulers in known designs; which have a limiting surface which forms a right angle with the direction of movement and fits into a corresponding conical surface in the fixed part of the machine.
These known designs are afflicted with many weaknesses. It causes great costs to achieve the necessary accuracy in the production of the flat surfaces. In the case of guides with ball bearings that run on all sides, it is unavoidable that a certain amount of sliding occurs between the balls and the raceways and causes considerable wear. Rollers make even higher demands on the accuracy in the manufacture of the runways, so that tilting and inclination of the rollers are avoided, which would otherwise cause rapid wear on the bearings.
In this context, it deserves to be emphasized that the preload of the rolling elements is usually on the order of a few thousandth of a millimeter, which means that the construction is very expensive, especially as far as the conical rulers are concerned. Another disadvantage of the usual guides is that a certain or several certain levels of the table or the carriage must be set parallel or perpendicular to the direction of movement, within very narrow tolerances that are not found during the manufacture but only have to be adjusted during assembly or installation.
Such an operation is time consuming and expensive.
The device according to the invention eliminates these disadvantages in that the rod-shaped members are rotatable about an axis relative to the one component and that the rolling centers or rolling axes of the rolling members perform a rotary movement about an axis when the member is rotated which does not coincide with the first-mentioned axis, in such a way that both the clamping and the plan setting of the carriage with respect to the bed or frame are determined by the angular setting of the rod-shaped members. Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the accompanying drawings.
1 shows a cross section through part of a guide as a first exemplary embodiment, FIG. 2 shows a cross section through a bed and a table of a machine and guides provided between these according to FIG. 1, FIG. 3 shows a section line III-III of FIGS. 2 and 4, 5 each have a cross section through guides according to two further exemplary embodiments.
In the drawings, 10 denotes a part of the bed or fixed frame of a machine tool and 12 a part of a table or carriage carried by it, which by means of two guides can be moved back and forth along a straight path on the frame, the direction of movement being perpendicular to the plane of the drawing runs. Between the two parts 10 and 12, two rods or shafts 14 are attached, the longitudinal direction of which is the same as the direction of movement of the carriage, which in the embodiment according to FIGS. 1 and 2 has a circular cylindrical surface interrupted by two longitudinal grooves with central axis in point 18 have. The surface 16 rests on two support surfaces 26, 28 running at right angles to one another on the table 12.
These support surfaces are expediently flat. An element 41 connected to the bed or frame 10 has a surface 40 which forms part of a circular cylinder sleeve according to the dashed line in FIG. 1 and the central axis 20 of which is offset with respect to the central axis 18 of the surface 16. In each rod 14 two longitudinal roller tracks 42, 44 formed by the aforementioned longitudinal grooves for a row of balls 46, 48 are provided. In the present case, the balls in the two rows are of the same size and interact with the stationary partial cylinder jacket surface 40.
Since the surfaces 16 and 40 are arranged eccentrically to each other, the cylindrical roller track 42 receives a greater depth in the rod 14 than the roller track 44, of the kind that a circle 49 with 20 as the center touches the roller tracks.
The central axis 18 for the surface 16 is between tween the central axis 20 and the table 12 and at the same time higher than the latter central axis (Fig. 1). If a rod 14 is now set in partial rotation in the sense of the clock pointer according to the figure, its surface 16, thanks to the offset position of the two central axes of the surfaces 16 and 40 or the circular line 49, will approach the support surface 28 of the carriage while it wants to move away from the support surface 26, d. H. the rod 14 is pivoted about the axis 20. Assume now that the carriage 12 can move horizontally. Corresponding guides can be seen in FIG.
The just described pivoting of one rod 14 then has the consequence that the slide is clamped between the two vertical surfaces 28, while its height setting is determined by how it rests between the cylinder surface 16 and the support surface 26. If now the carriage 12 has an upper surface (60, Fig. 2) which is in a certain, z. B. horizontal position is to be spanned, this can be done quite simply by turning the rods 14 to different degrees. If, for example, one side of the carriage is too high, the rod 14 on the same side is rotated a little clockwise and at the same time the rod 14 on the other side of the carriage is rotated a little counter-clockwise.
In other words, an exact clamping of the slide is obtained, which is clamped at the same time to the support surfaces 28 in the lateral direction in order to achieve the desired guidance. The rods 14 follow the carriage as it travels back and forth on the frame or bed 10, with the balls 46 and 48 rolling on surfaces 40, 42 and 44, respectively. The force required to guide the slide along the frame while the machine is in operation is therefore very low.
By changing the position of the two central axes 18 and 20 to each other, different combinations for the clamping and lateral clamping of the slide can be obtained. If the two central axes lie on the same vertical line and the rod 14 is rotated, the movement in since Licher direction will obviously be large in relation to the support surfaces 28 for a certain angle of rotation, while the height of the support surface 26 remains practically unchanged. The opposite relationship occurs when the two central axes 18 and 20 lie on a horizontal line. Various intermediate layers are conceivable between these boundary layers.
In Fig. 2, the carriage 12 is seen with two Füh ments of the type shown in Fig. 1 ver. Each rod 14 thus has a horizontally right support surface 26 and a vertical support surface 28 on the carriage 12, these support surfaces being placed at right angles to one another. Fig. 2 also shows an embodiment for a device for rotating a rod 14 separately. Each rod is thus operated by its own device.
This comprises a pin 50 which is screwed into the rod 14 and protrudes with play in a bore 52 in the table. An externally accessible screw 54 abuts against one side of the pin 50 and a bolt 56 on its other side, which in turn abuts an externally accessible screw 58 screwed in from the opposite side surface of the table. The screw 54 and the bolt 56 can have bulbous ends with which they abut against the pin 50.
By unscrewing one screw 54 or 58 and screwing in the other screw 58 or 54, the pin 50 rotates the rod 14 about the axis 20, the upper surface 60 of the table or carriage being spanned in relation to the horizontal plane and at the same time the carriage being stretched by the pressure the rod 14 is clamped against the support surfaces 28. When the table 12 moves back and forth, the rods 14 are carried along while the balls run along the two rows 46 and 48 on the surface 40. In the desired position, the rods are locked with clamping members 61.
The balls 46 and 48 are inserted into a common holder 62 in which a gear 66 is mounted on a pin 64, the teeth of which engage in straight racks 68, 70 which are attached to the associated rod 14 and the immovable element 41 are. The axial movement of the holder 62 and thus of the balls is thereby synchronized with the movement of the rod in such a way that the balls always maintain the correct position. The rack 70 is held firmly by screws 71.
In the embodiment according to FIG. 4, the rod 14 has a jacket surface which consists of two circular cylindrical parts 16 and 19. The axis of the first runs through point 18, the axis of the second through point 20. The two surfaces 16 and 19 thus form parts of cylinder surfaces, which are indicated by the dashed line 22 and 24, respectively. The surface 16 rests against the support surfaces 26, 28 attached to the bed or frame 10. Rollers 72, 74 with concave roller tracks roll on the one hand on the surface 19 and on the other hand on cylindrical rods or shafts - 73 or 75. These are supported against surfaces at right angles, which are formed by a recess 76 in the movable element 12.
The adjustment of the guides is carried out in the same way as was described above for FIG. The carriage moves with the rollers 72 and 74 rolling.
The embodiment according to FIG. 5 corresponds most to that illustrated in FIG. 1, except for the difference that the balls 46, 48 are replaced by rollers 78, 80 which have a greater load-bearing capacity than the balls.
The invention is of course not limited to the embodiments shown, but can be modified in the broadest sense within the framework of the guiding principle on which it is based. The balls 46 or the rollers 78 can have a different diameter than the balls 48 or the Rol len 80.