CH434895A - Schlittenführung für Maschinenschlitten, insbesondere für Werkstück- oder Werkzeugschlitten von Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

  Schlittenführung für     Maschinenschlitten,    insbesondere für Werkstück- oder  Werkzeugschlitten von Werkzeugmaschinen    Die Erfindung betrifft eine Schlittenführung für  Maschinenschlitten, insbesondere für Werkstück- oder  Werkzeugschlitten von Werkzeugmaschinen.  



  Die bisher     bei    Werkzeugmaschinen noch immer vor  herrschenden     Gleitbahnführungen,    bei denen der Schlit  ten auf dem festen Maschinenbett mittels einer flachen  oder prismatischen Gleitbahn geführt wird, genügen  bekanntlich den immer höher werdenden Ansprüchen  an möglichst     reibungs-    und spielfreie Verschiebung und  genaue Einstellung nicht mehr. Insbesondere ist die  Verschiebung eines Schlittens mit sehr geringer  Geschwindigkeit oder um sehr kleine Wegstrecken  infolge der als  stick Slip  bezeichneten Klebereibung  äusserst schwierig.

   Man erhält dabei anstelle einer  gleichförmigen Verschiebungsbewegung ein in sehr klei  nen Dimensionen ruckartiges Gleiten, worunter die  Oberflächengüte des zu bearbeitenden Werkstückes so  wie die Einstellgenauigkeit auf eine bestimmte Position  leidet. Dies ist vor allem bei modernen automatischen  Werkzeugmaschinen mit selbsttätiger     Positionierung    sehr  unerwünscht.  



  Man hat daher bereits vorgeschlagen, die einfachen       Gleitbahnführungen    durch     Wälzkörperführungen        zu    er  setzen, bei denen rollen- oder kugelförmige Wälzkörper  zwischen am Schlitten bzw. am Schlittenträger befestig  ten, mit     Wälzkörperlaufbahnen        versehenen    Leisten gela  gert sind.

   Die Wälzkörper sind dabei zwischen den  gehärteten Laufbahnleisten in     stab-    oder kettenartigen  Käfigen geführt.     Bei    den bekannten     Wälzkörperführun-          gen    dieser Art werden die gegen eine Fläche aufliegen  den     Laufbahnleisten    mittels Schrauben an den zugehö  rigen Maschinenkörpern befestigt. Solche Führungen  arbeiten zwar mit     weniger    Reibung und Spiel als die       Gleitbahnführungen,    aber sie haben den     Nachteil,    dass  sie unter der Bedingung einer festen Kraftaufnahme  nur in einer Richtung belastet werden dürfen.

   Bei  wechselnder Belastungsrichtung sind sie entsprechend  der Dehnung der Schrauben, welche die Kraft in     einer     Richtung aufnehmen müssen, elastisch.     Die    Wälzkörper    tragen praktisch auch nur in der     Nähe    der Leisten  befestigungsschrauben, während sich die wegen des       geringen    möglichen     Querschnittes    nicht genügend starren  Leisten zwischen den Schrauben beim Auftreten von  Belastungen durchbiegen.

   Andere     bekannte    Schlitten  führungen     mit    V-förmigen und     flachen    Führungen sind  nur dann anwendbar, wenn die Kraftrichtung und das  Eigengewicht des Schlittens im     wesentlichen    richtungs  gleich sind. Eine Umkehrung der Kraftrichtung äst nur  bei Kräften möglich, welche erheblich geringer     als    das  Eigengewicht des Schlittens sind.  



  Durch die     Erfindung        wird    bezweckt, die mit     Wälz-          körpern    arbeitenden Schlittenführungen so zu verbessern  und auszubilden, dass     die    Nachteile der bisher bekann  ten     Wälzkörperführungen    vermieden und     darüber    hin  aus weitere Vorteile erzielt werden.  



  Die Erfindung besteht darin, dass die     Laufbahn-          leisten    mit dreieckigen oder     trapezförmigen    Querschnit  ten versehen sind, mit denen sie in     mit    entsprechenden  dreieckigen oder     trapezförmigen    Querschnitten ver  sehene Nuten des Schlittenträgers bzw. des Schlittens  eingebettet sind. Eine derartige Schlittenführung gewähr  leistet eine völlig starre Aufnahme der Kräfte an allen  Stellen ihrer Länge und eignet sich sowohl für die  Erzielung einer beliebigen     Vorspannung    als auch für  Arbeiten mit beliebigem Wechsel der Kraftrichtung.

    Auch werden dadurch die Anforderungen der Praxis  an eine möglichst unelastische Verbindung der Lauf  bahnleisten mit den betreffenden     Maschinenkörpern     einwandfrei und bezüglich aller möglichen     Richtungen     der aufzunehmenden Kräfte erfüllt. Da die Wälzkörper  überall eine feste Auflage erhalten, erhält man über  die ganze Länge der Führung eine gleichmässige und  unnachgiebige Tragfähigkeit. Ein weiterer wichtiger Vor  teil besteht darin, dass die dreieckigen oder     trapez-          förmigen        Querschnitte    verhältnismässig einfach und  billig     herstellbar        sind.     



       Zweckmässig    können     jeweils    zwei Laufbahnleisten       mit    ihren einander zugekehrten     Wälzkörper-Laufbahnen         in gegenüberliegenden Nuten des Schlittens und des  Schlittenträgers angeordnet werden. Zur Führung eines  Schlittens, z. B. eines verschiebbaren     Aufspanntisches     in einem Schlittenbett oder     Schlittentragkörper,    können  an beiden Seiten des Schlittens derartige     Wälzkörper-          führungen    angeordnet werden, wodurch der Schlitten  beiderseits praktisch spielfrei geführt ist.

   Für Schlitten  führungen, bei denen     Temperaturdifferenzen    zwischen  dem Schlitten und dem Schlittenträger auftreten können,  kann man die     Wälzkörperführungen    aber auch so aus  bilden und anordnen,     dass    eine der beiden seitlichen  Schlittenführungen zur Aufnahme der Wärmedehnun  gen geeignet ist.  



  Ferner ist es     möglich,    auf einfache Weise das Spiel       bzw.    die     Vorspannung    der     Wälzkörperführungen    ein  zustellen. Zu diesem Zweck kann mindestens eine Lauf  bahnleiste in ihrer Längsrichtung konisch verjüngt und  in einer entsprechend konisch verjüngten Nut längs  verschiebbar und einstellbar gelagert werden. Die Ver  schiebung und Einstellung der konischen Laufbahn  leiste kann mit Hilfe einer Einstellschraube geschehen.

    Bei Anwendung einer entsprechend geringen Steigung  der konischen     Laufbahnleiste    in ihrer Nut von etwa  1 : 200 bis 1 : 300 erhält man eine äusserst feinfühlige  Einstellung, welche infolge der unelastischen Lagerung  der Laufbahnleisten in den Maschinenkörpern auch  tatsächlich in vollem Masse wirksam wird.  



  In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Aus  führungsformen beispielsweise veranschaulicht.  



       Fig.    1 zeigt in einem     Querschnitt    eine in ihrem  Spiel einstellbare, verhältnismässig schmale     Wälzkörper-          führung    eines     Aufspanntisches    in einem Schlittenträger  oder Schlittenbett.  



       Fig.    2 zeigt die     Wälzkörperführung    nach     Fig.    1 in  einem Längsschnitt mit geschnittenen Laufbahnleisten,  und       Fig.    3 zeigt einen Querschnitt durch eine verhält  nismässig breite     Wälzkörper-Schlittenführung    mit an  einer Seite nach allen Richtungen und an der anderen  Seite nur in einer Richtung festen Kraftaufnahme.  



  Bei der in     Fig.    1 und 2 veranschaulichten     Wälz-          körperführung    ist ein als     Aufspanntisch    1 ausgebildeter       Maschinenschlitten    in einem Schlittenträger 2 verschieb  bar geführt. In einer im     Querschnitt    dreieckigen oder       trapezförmigen    Nut 3 des Körpers des Schlittenträgers 2  ist eine im Querschnitt dreieckige oder     trapezförmige,     gehärtete     Laufbahnleiste    4 eingebettet und durch zwei  Schrauben 5 gegen axiale Verschiebung gesichert.

   Ent  sprechend ist in einer der Nut 3 gegenüberliegenden,  im Querschnitt     dreieckigen    oder     trapezförmigen    Nut 6  des     Aufspanntisches    1 eine im Querschnitt dreieckige  oder     trapezförmige,        gehärtete    Laufbahnleiste 7 einge  lassen und durch Schrauben 8 gegen     axiale    Verschie  bung gesichert.  



  An der anderen Seite des     Aufspanntisches    1 ist  in einer im Querschnitt dreieckigen oder     trapezförmigen     Nut desselben eine im Querschnitt dreieckige oder     tra-          pezförmige    Laufbahnleiste 9 ebenso wie die Leiste 7  in der Nut 6 eingebettet und mit Hilfe von zwei Schrau  ben 10 gegen axiale Verschiebung gesichert.

   Die gegen  überliegende     Laufbahnleiste    11 dagegen hat zwar auch  einen dreieckigen oder     trapezförmigen    Querschnitt, aber  sie ist, wie     Fig.    2 zeigt, über ihre Länge konisch ver  jüngt und in einer entsprechend in ihrer Längsrichtung  konisch verjüngten, im Querschnitt     dreieckigen    oder       trapezförmigen    Nut 12 des     Schlittenträgerkörpers    2  längsverschiebbar und einstellbar gelagert.

   Die     axiale            Verschiebung    der konischen Laufbahnleiste 11 wird  zweckmässig durch eine Schraube 13     bewirkt.    Die Stei  gung der konischen Laufbahnleiste 11 in der Nut 12  kann zweckmässig 1 :200 bis 1 :300 betragen, ohne  dass die Erfindung auf diesen Wert beschränkt ist. Der  Seitenwinkel der Nuten 3, 6, 12 beträgt beispielsweise  60 , er kann aber auch grösser oder kleiner gewählt  werden.  



  Zwischen den Laufbahnflächen der Laufbahnleisten  4 und 7 sind die Wälzkörper vorzugsweise in Form von  Rollen 14 kreuzweise gelagert, d. h. mit ihren Achsen  abwechselnd um 90  zueinander versetzt, und durch  eine     Käfigschiene    15 geführt bzw. gehalten. Ebenso  sind die mittels einer     Käfigschiene    16 geführten und  ebenfalls kreuzweise angeordneten Rollen 17 zwischen  die Laufbahnleisten 9 und 11 eingelegt. Es sei bemerkt,  dass für geringere Beanspruchung anstelle der Rollen  14 und 17 bei entsprechender Ausbildung der Lauf  bahnen auch Kugeln zwischen den Laufbahnleisten 4  und 7 bzw. 9 und 11 angeordnet werden können.  



  Die Verschiebung der sich konisch verjüngenden  Laufbahnleiste 11 in der entsprechenden Nut 12 mit  Hilfe der Einstellschraube 13 ermöglicht eine Vor  spannung der beiden Rollenpartien 14 und 17 und eine  entsprechende Vorbelastung der Rollen. Nach     Muzzoli     sinkt hierdurch der Reibwert der Rollenreibung stark  ab, so     dass    die Verschiebekraft durch die     Vorspannung     nicht wesentlich wächst. Durch die exakt vorgespannte       Wälzkörperführung    wird auch z. B. die Stabilität von  überhängenden     Aufspannschlitten    verbessert.  



  Die in     Fig.    3 veranschaulichte weitere Ausführungs  form der Erfindung eignet sich besonders für grössere  bzw.     breitere    Schlittenführungen, bei denen zwischen  einem Schlittenträger 18 und dem Schlitten, z. B. einem       Aufspanntisch    19, Temperaturdifferenzen zu     erwarten     sind. Es werden hier an beiden Seiten des Schlittens  bzw.     Aufspanntisches    verschiedenartig angeordnete       Wälzkörperführungen    vorgesehen, die in     Fig.    3 im  ganzer. mit A bzw. B bezeichnet sind. Die Führung A  ist so ausgebildet, dass sie Kräfte nach allen Richtungen  aufnehmen kann.

   Sie bestimmt demzufolge die Bewe  gungsrichtung des     Aufspanntisches    19 sowohl horizontal  bzw. seitlich als auch vertikal. Die Führung B dagegen  ist so angeordnet, dass sie nur Kräfte in vertikaler  Richtung aufnimmt, während sie seitlich frei ist, um  sich den Temperaturdifferenzen bzw. Wärmedehnun  gen anpassen zu können. Obwohl die beiden Führungen  A und B somit verschiedene Aufgaben zu erfüllen  haben, können sie im wesentlichen mit Hilfe der glei  chen     Bauelemente    hergestellt werden, mit Ausnahme  der jeweiligen     Käfigleisten    oder -schienen 20 und 21.

    Während die     Käfigschienen    20 der Führung A die  zugehörigen Rollen 22 entsprechend der Ausführungs  form nach     Fig.    1 und 2 kreuzweise aufnehmen, werden       dne    Rollen 23 der Führung B von den     Käfigschienen     21 parallel aufgenommen.  



  Die Laufbahnleiste 24 der Führung A und die Lauf  bahnleiste 26 der Führung B sind fest in den zugehöri  gen Nuten des     Aufspanntisches    19 eingebettet, wie dies  bei den Laufbahnleisten 4, 7 und 9 der Ausführungs  form nach     Fig.    1 und 2 der Fall ist. Die Laufbahn  leiste 25 der Führung A und die     Laufbahnleiste    27  der Führung B sind ebenso wie die Laufbahnleiste 11  der Ausführungsform nach     Fig.    1 und 2 in Längsrich  tung konisch ausgebildet und in entsprechenden Nuten  geführt, so dass sie in ihrer Längsrichtung verschoben  werden können. Auf diese Weise kann auch hier das      Spiel bzw. die     Vorspannung    der Führungen A und B  eingestellt werden.  



  Zwischen den Laufbahnleisten 24 und 25 liegt bei  der Führung A eine Mittelschiene 28, welche die Gegen  laufbahnen für die Rollen 22 enthält. Der Schienenfuss  der Mittelschiene 28 ist im Querschnitt dreieckig oder       trapezförmig    und ist in einer entsprechenden,

   im Quer  schnitt dreieckigen oder     trapezförmigen    Nut 30 des       Schlittenträgerkörpers    18     eingebettet.    Mit Hilfe von  Schrauben 29 wird die     Mittelschiene    28 fest in die Nut  30     eingepresst.    Bei der Führung Bist ebenfalls eine  Mittelschiene 31 zwischen den     Laufbahnleisten    26 und  27 als Gegenführung für die Rollen 23 angeordnet und  mittels Schrauben 32 in eine Nut des     Schlittenträger-          körpers    18     eingepresst.    Abgesehen von der bereits  erwähnten Verschiedenheit der     Käfigschienen    20 und 21  unterscheiden sich die Führungen A 

  und B     nm    übrigen  nur dadurch, dass die Führung B zur Führung A um  45  verdreht bzw. versetzt ist. Abgesehen davon können  für beide Führungen die gleichen Teile verwendet wer  den, wodurch die hochwertigen Laufbahnleisten und  Mittelschienen wirtschaftlich hergestellt werden können.  



  Die Einbettung der Mittelschienen 28 und 31 in den  im Querschnitt dreieckigen oder     trapezförmigen    Nuten  30 und 33 des Schlittenbettes hat den Vorteil, dass die  Lage dieser     Mittelschienen    sehr genau bestimmt ist, so  dass sie ohne weiteres bei Bedarf ausgebaut und wieder  eingebaut werden können. Da die Querschnitte der  Mittelschienen 28 und 31 verhältnismässig gross bemes  sen werden können, ist es möglich, die Befestigungs  schrauben 29 und 32 sehr kräftig auszubilden und in  beliebiger Anzahl vorzusehen. Dadurch     wird    eine voll  kommen sichere Verbindung der Mittelschienen 28, 31  mit dem     Schlittenträgerkörper    18 gewährleistet.  



  Die in     Fig.    3 dargestellte und vorstehend beschrie  bene Schlittenführung hat ferner den für die Fertigung  wesentlichen Vorteil, dass die beiden Mittelschienen 28  und 31 für sich allein, also ohne den     Aufspanntisch    19,  mit den Laufbahnleisten 24, 25 bzw. 26 und 27 und  den     Käfigleisten    20 bzw. 21 auf den     Schlittenträger-          körper    18 aufgeschraubt und durch Abtasten der Rol  lenlaufbahnen auf Parallelität geprüft werden können.  Gegebenenfalls kann dann die Richtung z. B. durch  Nachschaben der Nuten 30 und 33 korrigiert werden.

    Ebenso kann die gesamte     Wälzkörperführung    ohne den       Schlittenträgerkörper    18 in den     Aufspanntisch    19 ein  gebaut, auf Richtung, Tragen der Rollen an allen Punk  ten der Führung sowie auf die     gewünschte        Vorspannung     genau geprüft und gegebenenfalls     nachgearbeitet    und  korrigiert werden.  



  Im vorstehenden sind anhand der Zeichnung zwei  besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfin  dung beschrieben worden. Selbstverständlich beschränkt  sich die Erfindung nicht auf     diese    Ausführungsbeispiele,  sondern sie umfasst alle Varianten im Rahmen der  Erfindung. Die     Wälzkörperführungen    sind insbesondere  für die linear bewegten Schlitten von Werkzeugma  schinen bestimmt, eignen sich jedoch     gegebenenfalls     auch für die Führung von ähnlichen Schlitten bei ande  ren Maschinen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schlittenführung für Maschinenschlitten, insbeson dere für Werkstück- oder Werkzeugschlitten von Werk- zeugmaschinen, mit rollen- oder kugelförmigen Wälz- körpern und geradlinigen Laufbahnleisten, welche in dem Querschnitt der Laufbahnleisten angepassten gerad linigen Nuten des Schlittens bzw.

   Schlittenträgers gela gert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn leisten mit dreieckigen oder trapezförmigen Querschnit- ten versehen sind, mit denen sie in mit entsprechenden dreieckigen oder trapezförmigen Querschnitten ver- sehenen Nuten des Schlittenträgers bzw. des Schlittens eingebettet sind.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Schlittenführung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Laufbahnleisten mit ihren einander zugekehrten Laufbahnen in gegenüberliegen den Nuten des Schlittenträgers bzw. des Schlittens ange ordnet sind. 2. Schlittenführung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Laufbahnleiste in ihrer Längsrichtung konisch verjüngt und in einer ent sprechend konisch verjüngten Nut des Maschinenkör pers längsverschiebbar und einstellbar gelagert ist.

   3. Schlittenführung nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längs verschiebung und Einstellung der konisch verjüngten Laufbahnleiste mit Hilfe einer Einstellschraube bewirkt wird. 4. Schlittenführung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei gegenüberliegenden Seiten des Schlittens und des Schlittenträgers jeweils zwei Laufbahnleisten in entsprechenden Nuten des Schlittens bzw. des Schlittenträgers angeordnet sind. 5.

   Schlittenführung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Wälzkörperlaufbah- nen von zwei einander gegenüberliegenden, in Nuten des Schlittens oder des Schlittenträgers eingebetteten Laufbahnleisten eine mit dem Schlittenträger oder mit dem Schlitten fest verbundene Mittelschiene angeordnet ist,

   welche die Gegenlaufbahnen für die zwischen den Laufbahnleisten und der Mittelschiene gelagerten Wälz- körper enthält. 6. Schlittenführung nach Patentanspruch und Unter anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel schiene mittels eines im Querschnitt dreieckigen oder trapezförmigen Schienenfusses in einer entsprechenden Nut des Schlittenträgers bzw. des Schlittens eingebettet und in letzterer befestigt ist. 7.

   Schlittenführung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung seines Schlittens zwei in ihrer Lage um 45 gegeneinander versetzte Wälz- körperführungen (A und B) an beiden Seiten der Schlit tenführung vorgesehen sind. B.

   Schlittenführung nach Patentanspruch und Unter anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Wälz- körperführung (A) zwei Kreuzrollenkäfige zur Auf nahme von kreuzweise angeordneten Rollen enthält, während in der zweiten Wälzkörperführung (B) zwei Käfigschienen zur parallelen Aufnahme von Rollen angeordnet sind.