Führungsvorrichtung mit einer Führungsbahn und einem dieser gegenüber zu führenden Schlitten Die Erfindung betrifft eine Führungsvorrichtung mit einer Führungsbahn und einem dieser gegenüber zu füh renden Schlitten, der auf der mit der Führungsbahn zu sammenwirkenden Seite mit zwei in entgegengesetzten Richtungen wirksamen Führungsflächen versehen ist, die mit Führungsflächen der Führungsbahn zusammen wirken, wobei in die Führungsflächen des Schlittens Kanäle zum Zuführen von Mittel unter Druck zwischen die Führungsflächen des Schlittens und der Führungs bahn münden.
Solche Führungsvorrichtungen, die mit hydraulisch oder pneumatisch vorgespannten Lagern versehen sind, sind unter anderem für Gradführungen von Maschinenwerkzeugen, Messbänken u. dgl. ver wendbar. Das Schmiermittel wird über Einschränkungen in den Spalt zwischen den zusammenwirkenden Füh rungsflächen des Schlittens und der Führungsbahn ge- presst. Im Spalt entsteht daher eine Druckspitze und die daraus resultierende Kraft drückt den Schlitten von der- Führungsfläche der Führungsbahn ab. Da eine solche Kraft in zwei entgegengesetzten Richtungen auf den Schlitten wirkt, wird dieser in beiden Richtungen frei von Kontakt mit der Führungsbahn.
Wenn der Schlitten in einer Richtung senkrecht zu den Führungsflächen belastet wird, wird der Spalt zwi schen den Führungsflächen an einer Seite der Führung grösser und an der anderen Seite kleiner werden. Damit der Schlitten möglichst wenig sinkt, muss die Steifheit des Mittels im Spalt maximal sein, also die Änderung der Spaltbreite pro Belastungseinheit muss minimal sein. Zur Erzielung einer grossen Steifheit ist es erwünscht, die Spaltbreite gering zu wählen. Dabei tritt dann gleich zeitig ein geringer Verbrauch des Schmiermittels auf.
Die Spaltbreite kann aber in der Praxis nicht beliebig klein gewählt werden, da einerseits die Führungsbahn nie vollständig eben ist, andererseits die Führungsflä chen des Schlittens nicht völlig parallel zur Führungs bahn eingestellt werden können und weiterhin ein ge wisser Spielraum notwendig ist, um einen Unterschied in der Temperaturausdehnung zwischen dem Schlitten und der Führungsbahn aufzunehmen. Eine Spaltbreite von 50 Mikron zwischen den zusammenwirkenden Füh rungsflächen ist für eine Führungsvorrichtung der oben erwähnten Art ein normaler Wert.
Bei diesem Wert der Spaltbreite wird, bei hinausreichend hohem Druck des Mittels im Spalt, kein Reibungskontakt zwischen den Führungsflächen des Schlittens und der Führungsbahn auftreten.
Die Erfindung bezweckt, eine Führungsvorrichtung zu schaffen, bei der an die Bearbeitungsgenauigkeit und die Einstellung der Führungsflächen zueinander weniger hohe Anforderungen gestellt zu werden brauchen als bei der bekannten Vorrichtung, wobei die Spaltbreite den noch wesentlich kleiner sein kann. Dazu sind wenigstens die nach einer Richtung gekehrten Führungsflächen des Schlittens je auf wenigstens einem Lagerfuss vorgese hen, wobei zwischen dem Lagerfuss und dem Schlitten ein Verbindungselement angebracht ist, das wenigstens in Richtung senkrecht zur betreffenden Führungsfläche biegsam ist.
Da die biegsamen Verbindungselemente dann selbst für die Anpassung der Spaltbreite Sorge tra gen, darf die Führungsbahn weniger eben sein als bei den bekannten Ausbildung und ist eine einfache Mon tage und Einstellung des Schlittens gegenüber der Füh rungsbahn möglich. Die Vorrichtung ist weiterhin von Temperaturausdehnung unabhängig und der Verbrauch des Schmiermittels ist gering (entsprechend der dritten Potenz der Spaltbreite). Bei der Vorrichtung nach der Erfindung genügt gegebenenfalls ein Spalt von 15 ,u und sogar kleiner zwischen den zusammenwirkenden Füh rungsflächen.
Obwohl die Anwendung eines biegsamen Verbindungselementes die Steifheit des Lagers ungün stig beeinflusst, ist infolge der sehr geringen Spaltbreite die Gesamtsteifheit .des Schmierfilmes und des biegsa men Verbindungselementes doch grösser als bei .der be kannten Vorrichtung, in der eine viel rössere Spaltbreite notwendig ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vor richtung nach der Erfindung sind die nach den beiden Richtungen gekehrten Führungsflächen jedes Schlittens je auf wenigstens einem Lagerfuss vorgesehen, wobei zwischen dem Schlitten und jedem Lagerfuss ein biegsa mes Verbindungselement angebracht ist. Diese Ausfüh rungsform bietet den Vorteil, dass der Schlitten sich bei Temperaturausdehnung der Führungsbahn oder bei Än derung des Mitteldrucks nicht in einer Richtung senk recht zur Führungsfläche verschieben wird, was bei einseitigem Anbringen der biegsamen Verbindungsele mente allerdings der Fall wäre.
Die biegsamen Verbindungselemente können auf vielerlei Weise ausgebildet werden. Bei einer bevorzug ten Ausführungsform nach der Erfindung besteht das biegsame Verbindungselement aus einem H-förmigen Profil, vorzugsweise aus Metall, wobei einer der Schen kel mit dem betreffenden Lagerfuss verbunden ist und der andere Schenkel an seinen beiden Enden einen Rük- ken besitzt, der unter Bildung eines Raumes zwischen dem Verbindungsstück des H-förmigen Profils und dem Schlitten mit dem Schlitten verbunden ist.
Dieses Ver bindungselement hat eine verhältnismässig grosse Steif heit und bietet den Lagerfüssen ausserdem die Möglich keit sich gegenüber dem Verbindungsstück des H-förmi- gen Profils etwas zu drehen, so dass die Führungsflä chen des Schlittens sich selbsttätig parallel zu den Füh rungsflächen der Führungsbahn einstellen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das biegsame Verbindungselement aus einem oder mehreren Gummiblöcken.
Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil der Führungs vorrichtung.
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform und Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform des biegsa men Verbindungselementes.
In Fig. 1 ist ein Teil der Führungsbahn mit 1 und der mit der Führungsbahn 1 zusammenwirkende Schlit tenteil mit 2 bezeichnet. Am Schlitten 2 ist ein Lagerfuss 3 fest angeordnet, der eine Führungsfläche 4 aufweist, die mit einer Führungsfläche 5 der Führungsbahn zu sammenwirkt. Die Führungsfläche 6 der Führungsbahn 1 wirkt mit der Führungsfläche 7 des Lagerfusses 8 zu sammen. Der Lagerfuss 8 ist mittels eines schematisch dargestellten biegsamen Verbindungselementes 9 mit dem Schlitten 2 verbunden. Ein Schmiermittel, z.
B. Öl oder Luft unter Druck, wird durch eine nicht darge stellte, z. B. biegsame Zuführungsleitung einem in Fig. 3 dargestellten Verteilkanal in den Lagerfüssen 3, 8 zuge führt und durch schematisch dargestellte Kanäle 11, in denen sich eine Einschränkung befindet, in die spaltför- migen Räume 12 und 13 zwischen den Führungsflächen gepresst.
Der Abstand zwischen den Lagerfüssen und der Führungsbahn ist von der Grösse der Druckspitze, die das Mittel in den spaltförmigen Räumen 12 und 13 bil det, und von der Vorspannkraft des biegsamen Verbin dungselementes abhängig. Wenn der Schlitten nicht be lastet ist, haben die Spalten 12 und 13 gleiche Breite. Wird .die Führungsbahn stellenweise dicker, z. B. durch Bearbeitungsungenauigkeit, so wird die Breite der Spalte geringer. Die Druckspitze in den Spalten wird dabei grösser und das biegsame Verbindungselement etwas eingedrückt.
Die Spaltbreite zwischen den Führungsflä chen kann dabei zwar etwas geringer werden, aber bei richtier Wahl des biegsamen Verbindungselementes 9 wird eine Verdickung der Führungsbahn keinen Rei- bung3kontakt zwischen den Führungsflächen zur Folge haben. Auch wenn z. B. durch Temperaturausdehnung die Dicke der Führungsflächen grösser oder kleiner wird, gleicht das biegsame Verbindungselement dies nahezu völlig aus.
Infolge dieser Ausgleichmöglichkeit wird die Spaltbreite 12. 13 zwischen den Führungsflä chen der Führungsbahn und der Lagerfüsse beträchtlich geringer sein können als bei fest angeordneten Lagerfüs- sen, ohne dass ein Reibungskontakt zwischen den be treffenden Führungsflächen entsteht. Auch brauchen weniger hohe Anforderungen an die Ebenheit der Füh rungsbahn gestellt zu werden. Obwohl die Anwendung eines biegsamen Verbindungselementes die Steifheit des Lagers verringern wird, ist durch die Möglichkeit der Anwendung besonders kleiner Lagerspalte, z.
B. 10 bis 15 Mikron, die Gesamtsteifheit des Lagers doch günsti ger als bei der bekannten Ausbildung, bei der die Spalt dicke beträchtlich grösser sein muss, nämlich etwa 50 Mikron.
In Fig. 2 sind die Lagerfüsse 8 und 14 je durch ein biegsames Verbindungselement 9 mit dem Schlitten 2 verbunden. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass sich der Schlitten nicht in einer Richtung senkrecht zur Führungsfläche verschieben wird, wenn der Mittel druck zwischen den beiden Lagerfüssen sich ändert, oder wenn die Dicke der Führungsbahn sich durch Temperaturausdehnung ändert.
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines biegsamen Verbindungselementes 9. An einem der Schenkel 15 des als H-förmigen Profil ausgebildeten Verbindungselementes ist der Lagerfuss 8 befestigt. Der andere Schenkel 12 ist an seinen Enden mit Rücken 17 versehen, die mit dem Schlitten 2 verbunden sind. Dar aus ergibt sich ein Raum 18 zwischen dem H-förmigen Profil und dem Schlitten, wodurch das vorzugsweise aus Metall hergestellte Profil etwas biegsam gegenüber dem Schlitten wird, im wesentlichen in einer Richtung senk recht zur Führungsfläche.
Weiterhin kann bei dieser Ausbildung des biegsamen Verbindungselementes eine schräge Lage des Lagerfusses gegenüber der Führungs bahn beseitigt werden, da der Fuss 8 etwas um das Ver bindungsstück 19 des H-förmigen Profils 9 kippen kann.
Statt des biegsamen Verbindungselementes nach Fig. 3 sind naturgemäss auch andere Ausbildungen ver wendbar. Auch kann das biegsame Verbindungselement z. B. aus Schraubenfedern, Gummiblöcken o. dgl. beste hen.
Im allgemeinen werden auf dem Schlitten einige Lagerfüsse angebracht werden, z. B. auf jeder geführten Seite an der Ober- und Unterseite zwei.
Bei Anwendung in Maschinenwerkzeugen wird im allgemeinen Öl unter Druck als Mittel zwischen die Führungsflächen gebracht werden. Bei z. B. Messbän- ken, bie denen keine grossen Kräfte auftreten, ist Luft als Schmiermittel für die Gradführung verwendbar.
The invention relates to a guide device with a guide track and one of these opposite to lead-generating carriage, which is provided on the side that interacts with the guide track with two guide surfaces which act in opposite directions and which are provided with guide surfaces the guide track work together, with channels for feeding media under pressure between the guide surfaces of the slide and the guide track open into the guide surfaces of the carriage.
Such guide devices, which are provided with hydraulically or pneumatically preloaded bearings, are, among other things, for level guides of machine tools, measuring benches and the like. The like usable. The lubricant is pressed into the gap between the interacting guide surfaces of the slide and the guideway via restrictions. A pressure peak therefore arises in the gap and the resulting force pushes the carriage away from the guide surface of the guideway. Since such a force acts on the carriage in two opposite directions, it is free of contact with the guideway in both directions.
If the carriage is loaded in a direction perpendicular to the guide surfaces, the gap between the guide surfaces will be larger on one side of the guide and smaller on the other side. So that the carriage sinks as little as possible, the stiffness of the means in the gap must be maximum, i.e. the change in the gap width per load unit must be minimal. To achieve great rigidity, it is desirable to choose the gap width to be small. At the same time, a low consumption of the lubricant then occurs.
In practice, however, the gap width cannot be chosen to be arbitrarily small, because on the one hand the guide track is never completely flat, on the other hand the guide surfaces of the slide cannot be set completely parallel to the guide track and a certain amount of leeway is still necessary to make a difference in to absorb the temperature expansion between the carriage and the guideway. A gap width of 50 microns between the cooperating guide surfaces is a normal value for a guide device of the type mentioned above.
With this value of the gap width, if the pressure of the means in the gap is sufficiently high, no frictional contact will occur between the guide surfaces of the carriage and the guide track.
The aim of the invention is to create a guide device in which less stringent requirements need to be placed on the machining accuracy and the adjustment of the guide surfaces to one another than in the case of the known device, the gap width being able to be significantly smaller. For this purpose, at least the one-way guide surfaces of the slide are provided on at least one bearing foot, a connecting element being attached between the bearing foot and the slide, which is flexible at least in the direction perpendicular to the guide surface in question.
Since the flexible connecting elements then even for the adjustment of the gap width care tra gene, the guideway may be less flat than in the known training and a simple Mon days and adjustment of the slide relative to the Füh approximate track is possible. The device is also independent of temperature expansion and the consumption of lubricant is low (corresponding to the third power of the gap width). In the device according to the invention, a gap of 15 u and even smaller between the cooperating Füh approximately surfaces is sufficient if necessary.
Although the use of a flexible connecting element has an unfavorable effect on the rigidity of the bearing, the overall stiffness of the lubricating film and the flexible connecting element is greater than that of the known device, in which a much larger gap width is necessary, due to the very small gap width.
In a preferred embodiment of the device according to the invention, the guide surfaces of each slide facing the two directions are each provided on at least one bearing foot, a flexible connecting element being attached between the slide and each bearing foot. This embodiment offers the advantage that the slide will not move in a direction perpendicular to the guide surface when the guide track expands or the mean pressure changes, which would be the case if the flexible connecting elements were attached on one side.
The flexible connectors can be formed in a number of ways. In a preferred embodiment according to the invention, the flexible connecting element consists of an H-shaped profile, preferably made of metal, with one of the legs being connected to the bearing foot in question and the other leg having a back at both ends that is below Forming a space between the connecting piece of the H-shaped profile and the carriage is connected to the carriage.
This connecting element has a relatively high stiffness and also offers the bearing feet the possibility of turning a little relative to the connecting piece of the H-shaped profile, so that the guide surfaces of the slide automatically adjust themselves parallel to the guide surfaces of the guide track.
In a further embodiment of the invention, the flexible connecting element consists of one or more rubber blocks.
An embodiment of the device according to the invention is explained in more detail with reference to the drawing. 1 shows a section through part of the guide device.
Fig. 2 shows a further embodiment and Fig. 3 shows a preferred embodiment of the biegsa men connecting element.
In Fig. 1, a part of the guide track is denoted by 1 and the slide part cooperating with the guide track 1 by 2. On the slide 2, a bearing foot 3 is fixedly arranged, which has a guide surface 4 which interacts with a guide surface 5 of the guide track. The guide surface 6 of the guide track 1 interacts with the guide surface 7 of the bearing foot 8. The bearing foot 8 is connected to the slide 2 by means of a schematically illustrated flexible connecting element 9. A lubricant, e.g.
B. oil or air under pressure is provided by a not illustrated, z. B. a flexible supply line leads to a distribution channel shown in FIG. 3 in the bearing feet 3, 8 and pressed through schematically shown channels 11 in which there is a restriction into the gap-shaped spaces 12 and 13 between the guide surfaces.
The distance between the bearing feet and the guide track is dependent on the size of the pressure peak that bil det the agent in the gap-shaped spaces 12 and 13, and on the biasing force of the flexible connec tion element. If the carriage is not loaded, the columns 12 and 13 have the same width. If .die guideway is thicker in places, z. B. by machining inaccuracy, the width of the column is smaller. The pressure peak in the gaps becomes larger and the flexible connecting element is pressed in a little.
The gap width between the guide surfaces can be a little smaller, but if the flexible connecting element 9 is correctly selected, a thickening of the guide track will not result in any friction contact between the guide surfaces. Even if z. B. the thickness of the guide surfaces is larger or smaller due to temperature expansion, the flexible connecting element compensates for this almost completely.
As a result of this compensation possibility, the gap width 12, 13 between the guide surfaces of the guide track and the bearing feet can be considerably smaller than in the case of fixed bearing feet, without frictional contact between the relevant guide surfaces. Also less high demands on the evenness of the guideway need to be made. Although the use of a flexible connecting element will reduce the rigidity of the bearing, the possibility of using particularly small bearing gaps, e.g.
B. 10 to 15 microns, the overall stiffness of the bearing but cheaper ger than in the known training in which the gap thickness must be considerably larger, namely about 50 microns.
In FIG. 2, the bearing feet 8 and 14 are each connected to the slide 2 by a flexible connecting element 9. This embodiment offers the advantage that the carriage will not move in a direction perpendicular to the guide surface if the mean pressure between the two bearing feet changes, or if the thickness of the guide track changes due to thermal expansion.
3 shows a preferred embodiment of a flexible connecting element 9. The bearing foot 8 is attached to one of the legs 15 of the connecting element designed as an H-shaped profile. The other leg 12 is provided at its ends with a back 17 which is connected to the carriage 2. This results in a space 18 between the H-shaped profile and the carriage, whereby the profile, preferably made of metal, is somewhat flexible with respect to the carriage, essentially in a direction perpendicular to the guide surface.
Furthermore, an inclined position of the bearing foot with respect to the guide path can be eliminated with this design of the flexible connecting element, since the foot 8 can tilt somewhat around the connecting piece 19 of the H-shaped profile 9.
Instead of the flexible connecting element according to FIG. 3, other designs are naturally also ver usable. Also, the flexible connecting element z. B. from coil springs, rubber blocks o. The like. Best hen.
In general, some bearing feet will be attached to the slide, e.g. B. on each guided page at the top and bottom two.
When used in machine tools, oil will generally be brought under pressure as an agent between the guide surfaces. At z. B. measuring benches, where no great forces occur, air can be used as a lubricant for the grade guidance.