DD262343A3

DD262343A3 - Schraegprisma - waelzlaengsfuehrung

Info

Publication number: DD262343A3
Application number: DD29301186A
Authority: DD
Inventors: Kurt Glindemann; Gerhard Tallaszus
Original assignee: Werkzeugmasch Okt Veb
Priority date: 1986-07-29
Filing date: 1986-07-29
Publication date: 1988-11-30
Also published as: SE8702974L; CH675617A5; SE8702974D0; DE3720454A1

Abstract

Die Erfindung kann angewendet werden in Werkzeugmaschinen, Robotern, Messmaschinen u. ae., deren bewegte Maschinenteile eine hochpraezise Geradfuehrung erfordern. In einem flaechenminimierten Rechteckquerschnitt, dessen Kantenlaenge ein Verhaeltnis von 2:1 haben, ist ein Schraegprismaprofil angeordnet. Das Schraegprismaprofil besteht aus einem parallel zu einer Aussenkante liegendem Fuehrungsflaechenpaar und einem in einem Winkel von 60 dazu liegenden Fuehrungsflaechenpaar. Zwischen den Fuehrungsflaechenpaaren sind Waelzkoerper angeordnet. Fig. 2

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung kann eingesetzt werden in Werkzeugmaschinen, Robotern, Meßmaschinen u.a., deren bewegte Maschinenteile eine hochpräzise Geradführung erfordern.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Maschinentische von z. B. Werkzeugmaschinen werden einerseits schnell und mit großer Beschleunigung und andererseits bei definierten Vorschubbewegungen langsam und möglichst stick-slip-frei bewegt. Um diese Anforderungen und die Forderung nach möglichst geringer Reibung erfüllen zu können, sind spezielle Lösungen ausgeführt worden.

Bekannt sind Gleit- und Wälzlängsführungen, frei aufliegend, mit verschiedenen Führungsprofilen, wie z. B. Rechteck-, Prisma-, Flach-, Doppelprisma- und Schrägprismaführungen. Solche Führungen sind in der Regel als Konstruktionselemente in die Maschinenbauteile integriert. Vermehrt werden auch Wälzlängsführungen als Baueinheiten angewendet. Sie bestehen aus gehärteten und geschliffenen'Führungsschienen und in Käfigen geführten Wälzkörpern. Weiterhin bekannt sind Kompakt-Baueinheiten mit äußerem Rechteckquerschnitt und ausgeführt als Rechteck-, Prisma-, Flach- und Doppelprismaführung mit Wälzkörpem wie Kugeln, Nadeln oder Rollen und Käfigen für die Wälzkörper aus verschiedenen Werkstoffen wie Stahl, Messing, Plaste. Die Führungsschienen und Wälzkörper bestehen aus Stahl. Das Spannen der Führungen erfolgt in den meisten Fällen durch ein Erzeugen einer Vorspannung mit an sich bekannten Mitteln. Die Schmierung der Führungsschienen erfolgt häufig durch bei der Montage aufgebrachtes Fett oder durch Ölnebel während des Betriebes. Die bekannten Wälz-Längsführungen, z. B. auch die Kompakt-Baueinheiten mit äußerem Rechteckquerschnitt, weisen besonders' bei der häufigsten Anwendungsform in waagerechter Anordnung und mit aufgebrachter Vorspannung wesentliche Nachteile auf.

Ein wesentlicher Nachteil liegt in der ungleichmäßigen Belastung der Führungsflächen und Wälzkörper durch die Masse der bewegten Maschinenteile und die Vorspannung. Jeweils zwei Fühmngsflächenpaare und die dazugehörigen Wälzkörper werden stärker belastet, womit die Voraussetzungen für einen höheren bzw. früheren Verschleiß der Führung gegeben sind. Bei praktisch üblichen Verhältnissen zwischen den Belastungen durch die bewegten Massen und den auf die Führung aufgebrachten Vorspannkräften steht die ungleichmäßige Belastung der Führungsflächenpaare und der dazugehörigen Wälzkörper in einem ungünstigen Verhältnis von etwa 2:1. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Ausführungen mit einem für das Vorspannen geeigneten Profil besteht darin, daß die Vorspannung der Führung nur unter sehr ungünstigen Bedingungen erfolgen kann. Beim Aufbringen der Vorspannung müssen die Vorspannkräfte zunächst die Masse der bewegten Maschinenteile anheben, bevor im Gleichgewichtszustand in der Führungsmitte die eigentlichen Vorspannkräfte wirksam werden können. Unter diesen ungünstigen Bedingungen ist das Aufbringen definierter, reproduzierbarer Vorspannkräfte praktisch nicht möglich, zu große oder auch zu geringe Vorspannkräfte führen ebenfalls zu vorzeitigem Verschleiß. Weitere bekannte Ausführungen von Wälz-Längsführungen die ein Schrägprismaprofil beinhalten, z.B. DE-OS 3538058, weisen die vorgenannten Nachteile zum Teil nicht bzw. in geringem Maße auf.

Diese Ausführungen haben jedoch andere wesentliche Nachteile oder sie sind auf die Erfüllung wesentlich anderer Anforderungen gerichtet.

Derartige Wälzführungen sind unter Benutzung des an sich bekannten Schrägprismaprofils meist für nicht begrenzte Führungswege ausgelegt und weisen keinen geschlossenen Führungsquerschnitt, sondern unregelmäßige Außenkonturen auf. Die als Schrägprisma ausgebildeten Führungsflächen befinden sich nicht in einem geschlossenen flächenminimierten Rechteckquerschnitt, sondern z. B. an Außenflächen des unregelmäßigen Querschnittes. Diese Wälzführungen erfordern einen großen Einbauraum, größere Abmessungen der umgebenden Bauteile, wodurch die Maschinen größer als notwendig werden. Die Herstellungskosten sind auf Grund der komplizierteren Form relativ hoch, die spezifische Tragfähigkeit geringer als bei Wälzführungen für begrenzte Führungswege.

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Insbesondere ist als wesentlicher Nachteil der bekannten Ausführungsformen, wie sie durch die DE-OS 3538058 repräsentiert werden, die ungünstige Montagemöglichkeit anzuführen. Um die Montage der geführten Bauteile senkrecht von oben ausführen zu können, müßte eine der Führungsschienen nachträglich eingebracht werden, was nicht immer möglich ist, oder es müßte ein unnötig großer Anstellweg vorgesehen werden, der wiederum den Einbauraum vergrößert und das Vorspannen der Führung beeinträchtigt. Das Einbringen des Führungsbauteiles in Längsrichtung der Führung ist schwierig, kann Beschädigungen an den Führungsflächenhervorrufen und erfordert mehr Platz für die Montage.

Weiterhin sind als Nachteile derartiger Wälzführungen mit außenliegenden Führungsflächen die mangelnde Schutzfähigkeit der hochpräzisen Führungsflächen gegen Verschmutzen und die ungünstigen Schmierungsbedingungen zu sehen. Diese Mängel erfordern zu ihrem Ausgleich weiteren zusätzlichen Fertigungsaufwand.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Schrägprisma-Wälzlängsführung zu schaffen, die sich auszeichnet durch geringe Herstellungskosten der Führungselemente, eine vorteilhafte Montage und Demontage einschließlich der Vorspannung, gute Bedingungen für Schmierung und Wartung sowie eine gleichmäßige Belastung der Führungsflächen und damit eine hohe Lebensdauer.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Problemen bei der Lastverteilung an den Führungen sowie der Vorspannungsprobleme ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schrägprisma-Wälziängsführung als austauschbare Baueinheit mit minimiertem, rechteckigem Querschnitt zu schaffen, wobei die das Schrägprismaprofil bildenden Führungsflächen innerhalb des Querschnittes liegen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst. Die Schrägprisma-Wälziängsführung ist im Querschnitt als flächenminimiertes Rechteck mit einem Außenkanten-Längenverhältnis von vorzugsweise 2:1 ausgeführt. Innerhalb dieses Rechteckquerschnittes ist ein Schrägprismaprofil angeordnet, das durch zwei Führungsschienen mit zwei Führungsflächenpaaren gebildet wird. Ein erstes Führungsflächenpaar des Schrägprismaprofiles ist parallel zu den längeren Außenkanten des Rechteckquerschnittes ausgeführt, das zweite Führungsflächenpaar bildet dazu einen Winkel von 60°. An den Führungsflächen sind, bezogen auf den Querschnitt, Profiikanten ausgebildet, die untereinander einen senkrechten Abstand von 1 mm aufweisen. Zwischen den Führungsschienen und an den Führungsflächenpaaren liegen Wälzkörper, die in bekannter Weise in Rollenkäfigen gehalten werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen nach

Fig. 1: einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße.Schrägprisma-Wälzlängsführung mit Vorspannelement Fig. 2: eine Schrägprisma-Wälziängsführung als Baueinheit mit zwei Einzelkäfigen

Nach Fig. 2 ist in einem flächenminimierten Rechteckquerschnitt 1 mit einem Außenkanten-Längenverhältnis von vorzugsweise 2:1 ein Schrägprismaprofil angeordnet, gebildet aus den Führungsschienen 6; 7 im Querschnitt, mit den beiden Führungsflächenpaaren 2; 3. Ein Führungsflächenpaar 2 ist parallel zu den längeren Kanten des Rechteckquerschnittes 1 ausgeführt, und ein zweites Führungsflächenpaar 3 bildet dazu einen Winkel von 60°. An den Führungsflächenpaaren 2; 3 sind Profilkanten 4; 5 vorgesehen, die untereinander einen senkrechten Abstand von 1 mm aufweisen. Zwischen den Führungsschienen 6; 7 liegen an den Führungsflächenpaaren 2; 3 Wälzkörper 8, nach Durchmesser und Länge entsprechend den Profilgrößen zugeordnet, die in Rollenkäfigen 9 geführt sind. Die Führungsschienen 6; 7 haben in Längsrichtung gleichmäßig verteilt Befestigungsbohrungen 10,11.

Mit der erfindungsgemäßen Ausführung einer Schrägprisma-Wälziängsführung werden die aufgezeigten Nachteile bisher bekannter Ausführungen beseitigt. Die neuartige Lösung einer Schrägprisma-Wälziängsführung als Baueinheit mit regelmäßigen Außenkonturen und innerhalb des Rechteckquerschnittes liegenden Schrägprismaführungsflächen gewährleistet geringen Einbauraum, günstige Gestaltung der umgebenden Bauteile, hohe Tragfähigkeit der Führung, gleichmäßige Belastung der Führungsflächenpaare und Wälzkörper durch Massenkräfte und definierte, reproduzierbare Vorspannkräfte sowie damit geringen Verschleiß und hohe Lebensdauer.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht bei im unteren Bauteil vormontierten Führungsleisten und auf die horizontalen Führungsflächen gelegten Rollenkäfigen senkrecht von oben das Einfahren des geführten Bauteiles mit montierten Führungsschienen, wodurch eine technologisch einwandfreie Montage gewährleistet wird, sowie Beschädigungen der Führungsflächen ausgeschlossen sind. Damit ist die Montage der Führungsschienen mit den geführten Bauteilen wesentlich vorteilhafter gelöst als bei den anderen bekannten Ausführungen.

Das Vorspannen der Wälzführung ist gegenüber allen anderen bekannten Ausführungen durch die Anordnung des Schrägprismas in einem Rechteckquerschnitt ebenfalls wesentlich vorteilhafter auszuführen. Die Massenkräfte der geführten Bauteile werden durch die Führungsflächen und die senkrecht darunter liegenden parallelen Außenflächen unmittelbar aufgenommen, so daß beim Vorspannen keine Kippmomente auftreten können und die Vorspannkräfte eindeutig zunächst nur den Anteil der Reibungskräfte aus den Massenkräften überwinden müssen, bis dann bei der Anlage der Wälzkörper an die nichthorizontalen Führungsflächen die Vorspannkräfte definiert und reproduzierbar durch bekannte Mittel aufgebracht werden können.

Die vorgeschlagene Ausführung bietet durch die in einem Rechteckquerschnitt liegenden Führungsflächen günstige Möglichkeiten zum Schutz gegen Fremdeinwirkungen, z. B. Staub oder Fertigungshilfsstoff. Durch die innenliegenden Führungsflächen und insbesondere die horizontal liegenden Führungsflächen sind die Bedingungen für die Schmierung besonders vorteilhaft. Gegenüber offenen Führungsprofilen oder Führungsflächen wird der Schmierstoff bei der vorgeschlagenen Anordnung besser gehalten, ohne daß zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind und ohne zusätzlichen Aufwand.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Schrägprisma-Wälzführung, gebildet aus zwei Führungsschienen mit Führungsflächenpaaren, wobei die Führungsflächen in einem bestimmten Winkel zueinanderangeordnetsind und zwischen den Führungsschienen an den Führungsflächenpaaren Wälzkörper anliegen, die in Rollenkäfigen geführt werden, gekennzeichnet dadurch, daß in einem Rechteckquerschnitt (1) das Schrägprismaprofil angeordnet ist, daß das erste Führungsflächenpaar (2) parallel zu den horizontalen längeren Außenkanten ausgeführt ist, daß das zweite Führungsflächenpaar (3) dazu einen Winkel von 60° bildet und daß an den Führungsflächenpaaren (2,3) Profilkanten (4,5) ausgebildet sind, die untereinander einen senkrechten Abstand von 1 mm aufweist.
2. Schrägprisma-Wälzlängsführung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Rechteckquerschnitt ein Außenkantenverhältnis von etwa 2:1 aufweist.