DD262343A3

DD262343A3 - SCHRAEGPRISMA - LEADING GUIDE

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: DE3720454A1; CH675617A5; SE8702974D0; SE8702974L

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. 2The invention can be applied in machine tools, robots, measuring machines and. ae. whose moving machine parts require a highly precise Geradfuehrung. In a surface minimized rectangular cross-section whose edge length has a ratio of 2: 1, a Schraegprismaprofil is arranged. The Schraprprismaprofil consists of a lying parallel to an outer edge Führungsflaechenpaar and at an angle of 60 lying Fuehrungsflaechenpaar. Between the Führungsflaechenpaaren Waelzkoerper are arranged. Fig. 2

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung kann eingesetzt werden in Werkzeugmaschinen, Robotern, Meßmaschinen u.a., deren bewegte Maschinenteile eine hochpräzise Geradführung erfordern.The invention can be used in machine tools, robots, measuring machines and the like, whose moving machine parts require a high-precision straight guide.

Characteristic of the known state of the art

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.Machine tables of z. B. Machine tools are on the one hand quickly and with great acceleration and on the other hand at defined feed movements slowly and stick-slip-free as possible moves. In order to meet these requirements and the requirement for the lowest possible friction, special solutions have been carried out.

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.Are known sliding and Wälzlängsführungen, free-lying, with different guide profiles, such. B. Rectangular, prism, flat, double prism and oblique prism guides. Such guides are usually integrated as structural elements in the machine components. Rolling longitudinal guides are increasingly being used as building units. They consist of hardened and ground guide rails and cage-guided rolling elements. Also known are compact units with an external rectangular cross section and designed as a rectangular, prismatic, flat and double prismatic guide with Wälzkörpem such as balls, needles or rollers and cages for the rolling elements of different materials such as steel, brass, plastic. The guide rails and rolling elements are made of steel. The tensioning of the guides takes place in most cases by generating a bias voltage by means known per se. The lubrication of the guide rails is often done by applied during assembly grease or oil mist during operation. The known rolling longitudinal guides, z. As well as the compact units with external rectangular cross-section, have particularly 'in the most common application form in a horizontal arrangement and with applied bias significant disadvantages.

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.A major disadvantage is the uneven loading of the guide surfaces and rolling elements by the mass of the moving machine parts and the bias. Each two Fühmngsflächenpaare and the associated rolling elements are more heavily loaded, so the conditions for a higher or earlier wear of the guide are given. In practically normal conditions between the loads caused by the moving masses and the biasing forces applied to the guide, the uneven loading of the guide surface pairs and the associated rolling elements is in an unfavorable ratio of approximately 2: 1. Another major disadvantage of the known designs with a suitable profile for biasing is that the bias of the guide can only be done under very unfavorable conditions. When applying the bias, the preload forces must first raise the mass of the moving machine parts, before the equilibrium state in the middle of the guide, the actual biasing forces can be effective. Under these unfavorable conditions, the application of defined, reproducible prestressing forces is practically impossible, too great or too low prestressing forces also lead to premature wear. Further known designs of rolling longitudinal guides which incorporate an inclined prism profile, e.g. DE-OS 3538058, have the aforementioned disadvantages partly not or to a small extent.

Diese Ausführungen haben jedoch andere wesentliche Nachteile oder sie sind auf die Erfüllung wesentlich anderer Anforderungen gerichtet.However, these embodiments have other significant disadvantages or they are directed to meeting significantly different requirements.

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.Such rolling guides are usually designed using non-limited guide ways using the known oblique prism profile and have no closed guide cross-section, but irregular outer contours. Trained as inclined prism guide surfaces are not in a closed area minimized rectangular cross-section, but z. B. on outer surfaces of the irregular cross-section. These rolling guides require a large installation space, larger dimensions of the surrounding components, making the machines larger than necessary. The manufacturing costs are relatively high due to the more complicated shape, the specific carrying capacity is lower than with rolling guides for limited guideways.

-2- Z6Z343-2- Z6Z343

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.In particular, the disadvantageous feature of the known embodiments, as represented by DE-OS 3538058, is the unfavorable mounting option. In order to perform the assembly of the guided components vertically from above, one of the guide rails would have to be introduced later, which is not always possible, or it would have an unnecessarily large Anstellweg be provided which in turn increases the installation space and affects the biasing of the guide. The introduction of the guide member in the longitudinal direction of the guide is difficult, can cause damage to the guide surfaces and requires more space for mounting.

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.Furthermore, as disadvantages of such rolling guides with external guide surfaces to see the lack of protection of the high-precision guide surfaces against contamination and unfavorable lubrication conditions. These deficiencies require further additional manufacturing effort to compensate them.

Object of the invention

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.The aim of the invention is to provide a Schrägprisma Wälzlängsführung, which is characterized by low manufacturing cost of the guide elements, an advantageous assembly and disassembly including the bias, good conditions for lubrication and maintenance and a uniform load on the guide surfaces and thus a long service life.

Explanation of the essence of the invention

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.Based on the stated problems in the load distribution on the guides and the Vorspannungsprobleme, it is an object of the invention to provide a Schrägprisma-Wälziängsführung as a replaceable unit with minimized, rectangular cross-section, wherein the inclined prism profile forming guide surfaces are within the cross section. This object is achieved according to the invention as follows. The oblique prism Wälziängsführung is designed in cross section as surface minimized rectangle with an outer edge aspect ratio of preferably 2: 1. Within this rectangular cross-section, an oblique prism profile is arranged, which is formed by two guide rails with two guide surface pairs. A first pair of guide surfaces of the oblique prism profile is executed parallel to the longer outer edges of the rectangular cross section, the second pair of guide surfaces forms an angle of 60 ° thereto. On the guide surfaces, based on the cross section, profiled edges are formed which have a vertical distance of 1 mm from one another. Between the guide rails and on the guide surface pairs are rolling elements, which are held in a known manner in roller cages.

embodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen nachThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show

Fig. 1: einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße.Schrägprisma-Wälzlängsführung mit Vorspannelement Fig. 2: eine Schrägprisma-Wälziängsführung als Baueinheit mit zwei Einzelkäfigen1 shows a section through an inventive. Schrägprisma Wälzlängsführung with biasing element Fig. 2: a Schrägprisma-Wälziängsführung as a unit with two individual cages

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.According to FIG. 2, a sloping prism profile is formed in a surface-minimized rectangular cross-section 1 with an outer-edge aspect ratio of preferably 2: 1, formed from the guide rails 6; 7 in cross section, with the two guide surface pairs 2; 3. A pair of guide surfaces 2 is executed parallel to the longer edges of the rectangular cross-section 1, and a second pair of guide surfaces 3 forms an angle of 60 °. On the guide surface pairs 2; 3 are profile edges 4; 5 provided, which have a vertical distance of 1 mm from each other. Between the guide rails 6; 7 are located on the guide surface pairs 2; 3 rolling elements 8, assigned according to the diameter and length according to the profile sizes, which are guided in roller cages 9. The guide rails 6; 7 have in the longitudinal direction evenly distributed mounting holes 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.With the inventive design of a Schrägprisma-Wälziängsführung the disadvantages of previously known designs are eliminated. The novel solution of a Schrägprisma-Wälziängsführung as a unit with regular outer contours and lying within the rectangular cross-section Schrägprismaführungsflächen ensures low installation space, favorable design of the surrounding components, high load capacity of the guide, uniform loading of the guide surface pairs and rolling elements by inertial forces and defined, reproducible preload forces and thus low wear and long life.

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.The solution according to the invention allows for pre-assembled in the lower component guide rails and horizontal guide surfaces roller cages perpendicular from above the retraction of the guided component with mounted guide rails, whereby a technologically perfect installation is guaranteed, and damage to the guide surfaces are excluded. Thus, the assembly of the guide rails with the guided components is solved much more advantageous than in the other known designs.

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.The biasing of the rolling guide is compared to all other known designs by the arrangement of the oblique prism in a rectangular cross-section also perform much more advantageous. The mass forces of the guided components are directly absorbed by the guide surfaces and the vertically underlying parallel outer surfaces, so that no biasing moments can occur during preloading and the preload forces must first overcome only the proportion of frictional forces from the inertial forces, until then in the system of rolling elements to the non-horizontal guide surfaces, the biasing forces can be defined and reproducibly applied by known means.

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.The proposed design offers by the lying in a rectangular cross-sectional guide surfaces favorable opportunities for protection against external influences, eg. As dust or production additive. Due to the inner guide surfaces and in particular the horizontal guide surfaces, the conditions for lubrication are particularly advantageous. Compared with open guide profiles or guide surfaces of the lubricant is better kept in the proposed arrangement, without additional measures are required and no additional effort.

Claims

Invention claim:

An inclined prism rolling guide formed by two guide rails with guide surface pairs, wherein the guide surfaces are arranged at a certain angle to each other and abutment between the guide rails on the guide surface pairs of rolling elements, which are guided in roller cages, characterized in that arranged in a rectangular cross-section (1) the oblique prism profile in that the first guide surface pair (2) is designed parallel to the horizontal longer outer edges, that the second guide surface pair (3) forms an angle of 60 ° thereto and that on the guide surface pairs (2,3) profile edges (4,5) are formed , which has a vertical distance of 1 mm from each other.

2. oblique prism rolling longitudinal guide according to claim 1, characterized in that the rectangular cross section has an outer edge ratio of about 2: 1.