DE10116090C2 - Laufbahn für eine Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laufbahn für eine Werkzeugmaschine, mit einer sich zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende in Richtung der Längsachse der Laufbahn erstreckenden Schiene, die mit einem Unterbau mittels mindestens einer ersten, festen Fixierung und einer zweiten als Loslager ausgebildeten Fixierung, in welchem die Schiene auf dem Unterbau in Längsachsenrichtung verschiebbar gelagert ist, verbunden ist.

Werkzeugmaschinen, insbesondere Brennschneidmaschinen, werden auf Laufbahnen in Form von Schienen hin- und herbewegt. Eine derartige Laufbahn für eine Werkzeugmaschine ist aus der DE 36 18 015 C1 bekannt. Darin ist eine Laufbahn in Formzweier parallel zueinander verlaufender Schienen für einen Längswagen einer Brennschneidmaschine beschrieben. Die Schienen sind auf einem Unterbau, beispielsweise einem Betonsockel mit Ankerplatten oder einem Doppel-T- Träger montiert. Zum Befestigen und Ausrichten der Schienen sind im Schienenfuß jeweils Bohrungen links und rechts der Schiene vorgesehen. Über die eine der Bohrungen wird mit dem Unterbau eine Gewindeverbindung zur Befestigung der Schiene vorgenommen, und über die Andere wird eine Justierung in Höhenrichtung durch eine Verstellschraube ermöglicht.

Bei Temperaturänderungen kann es durch die Wärmeausdehnung der Schienen - insbesondere bei langen Fahrwegen - zu Spannungen und infolge davon zu einer Verformung der Laufbahn kommen. Dies führt dazu, dass die Werkzeugmaschine nicht mehr exakt geführt und somit die Genauigkeit der Werkstückbearbeitung beeinträchtigt wird.

In der DE 27 29 354 A1 ist eine Kugellaufbahn beschrieben, die als Führungseinrichtung in Präzisionsmaschinen, wie Mikroskopen oder Kopierern bestimmt ist. Die Kugellaufbahn weist eine feste und eine bewegliche Führungsschiene auf, zwischen denen eine Kugel beweglich gehalten wird. Die Kugel liegt hierbei nicht unmittelbar an der Führungsschiene an, sondern an einem Draht, der in zwei parallel zueinander verlaufenden Nuten der Führungsschiene eingelegt ist. Um Unterschiede bei der thermischen Längenausdehnung von Draht und Führungsschiene zu vermeiden, ist der in die Nut eingesetzte Draht mit nur einem seiner Enden an der entsprechenden Führungsschiene befestigt, so dass er seine Länge unbehindert ändern kann.

In der US 2,050,960 A geht es um ein Roll- oder Gleitlager aus Leichtmetall als Teil einer Maschine, wie beispielsweise einer Schreibmaschine. Hierbei sind Führungsschienen vorgesehen, die zur Verbesserung der Laufeigenschaften mit einer Auflage versehen sind. Die Auflage wird mittels Schraubverbindung an der Führungsschiene fixiert, wobei zur Kompensation von Ausdehungsunterschieden an beiden Enden oder auch in der Mitte der Auflage Längsschlitze vorgesehen sind.

Eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Gattung ist aus der DE 75 09 285 U1 bekannt. Bei dieser Werkzeugmaschine wird ein bewegliches Portal mittels Bettschlitten auf parallelen Schienen geführt. Quer über den beiden Bettschlitten verläuft ein Querträger für die Aufnahme von Bearbeitungsaggregaten, der mit beiden Bettschlitten fest verbunden ist. Der eine der beiden Bettschlitten ist in Bettlängsrichtung verschiebbar, jedoch nicht in Querrichtung. Zum Ausgleich von Wärmedehnungen des Querträgers in Querrichtung der Bettführung ist der andere Bettschlitten querbeweglich.

Bei der bekannten Laufbahn umfasst die Lagerung der Schiene somit mindestens ein Loslager. Im Loslager ist die Schiene in Längsachsenrichtung verschiebbar gelagert. Dadurch wird erreicht, dass sich der im Loslager gelagerte Schienenabschnitt bei Längenänderungen aufgrund von Temperaturschwankungen in Richtung ihrer Längsachse frei bewegen kann. Spannungen und Verformungen werden so vermieden.

Weiterhin umfasst die Lagerung der Schiene mindestens ein feste Fixierung, die im folgenden auch als "Festlager" bezeichnet wird. Das Festlager gewährleistet eine feste Fixierung der Schiene am Unterbau, so dass die Schiene auch bei Temperaturänderungen ortsfest bleibt und sich lediglich in Richtung der Längsachse verschieben kann.

Ausgehend von dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Laufbahn für eine Werkzeugmaschine anzugeben, die ohne großen konstruktiven Aufwand auch bei langen Fahrwegen eine exakte Führung der Werkzeugmaschine gewährleistet.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der Laufbahn der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Loslager als Gleitauflage ausgebildet ist, die ein mit der Schiene fest verbundenes Gleitelement, und ein mit dem Unterbau fest verbundenes Führungselement aufweist, das mit einer Aufnahme versehen ist, in welcher das Gleitelement - in Längsachsenrichtung geführt - verschiebbar gelagert ist.

Erfindungsgemäß ist das Loslager als Gleitauflage ausgebildet. Eine Gleitauflage ist ohne großen konstruktiven Aufwand realisierbar und sie gewährleistet eine ausreichende Genauigkeit der Führung. Dies gilt insbesondere für eine Gleitauflage, bei der diese ein mit der Schiene fest verbundenes Gleitelement, und ein mit dem Unterbau fest verbundenes Führungselement aufweist, das mit einer Aufnahme versehen ist, in welcher das Gleitelement - in Längsachsenrichtung geführt - verschiebbar gelagert ist.

Gleitelement und Führungselement wirken dabei derart zusammen, dass das Führungselement eine exakte Führung des Gleitelements in Längsachsenrichtung gewährleistet. Hierzu ist das Führungselement einerseits fest mit der Unterbau verbunden, und es weist andererseits ein der Außenform des Gleitelements angepasste Aufnahme auf, in welcher das Gleitelement geführt wird.

Für die ortsfeste Fixierung der Schiene mit dem Unterbau bei gleichzeitiger Möglichkeit der unbehinderten Längenausdehnung ist im einfachsten Fall ein Festlager und ein Loslager ausreichend. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jedoch ein erstes und ein zweites Loslager vorgesehen, wobei die feste Fixierung zwischen dem ersten und dem zweiten Loslager angeordnet ist. Das Festlager kann beispielsweise in der Mitte der Schiene vorgesehen sein, so dass sich diese beiderseits des Festlagers in Längsachsenrichtung, auf den Loslagern gelagert, frei ausdehnen kann. Durch die Anordnung des Festlagers in Schienenmitte erstrecken sich davon ausgehend zwei kürzere Teilstücke der Schiene in entgegengesetzte Richtungen, so dass diese in dem jeweiligen Loslager leichter und genauer geführt werden können, da sich wegen der kürzeren Teilstücke Winkelabweichungen weniger bemerkbar machen und geringere Kräfte in den Loslagern wirken.

Vorzugsweise ist das Gleitelement als Gleitschuh- und das Führungselement als Führungsplatte ausgebildet. Bei Längenänderungen der Schiene gleiten die miteinander korrespondierenden Gleitflächen von Gleitschuh und Führungselement gegeneinander. Dabei wird der Gleitschuh in der Aufnahme der Führungsplatte geführt und bewegt sich in dieser in Längsachsenrichtung hin und her.

Eine besonders genaue Führung des Gleitelements wird erreicht, wenn die Aufnahme für das Gleitelement als Passung gefertigt ist. Die Passung ist derart ausgelegt, dass eine freie Beweglichkeit des Gleitelements in der Aufnahme der Führungselements gewährleistet ist. Dabei handelt es sich um eine Spielpassung nach DIN 7154 mit möglichst geringer Passtoleranz.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Führungselement aus Stahl, und das Gleitelement aus einem Material mit Gleiteigenschaften auszubilden. Dadurch werden Verkantungen zwischen Führungselement und Gleitelement vermieden. Das Gleitelement kann beispielsweise aus Bronze bestehen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschinenlaufbahn weist die Schiene einen mit dem Gleitelement verbundenen Schienenfuß auf. Im Bereich des Festlagers dient der Schienenfuß zur ortsfesten Fixierung der Schiene mit dem Unterbau, indem er beispielsweise - wie bei der eingangs beschriebenen, bekannten Lagerung - mit diesem verschraubt oder verschweißt wird. Im Bereich des Loslagers bildet der Schienenfuß einen Teil desselben. Dabei ist der Schienenfuß vorzugsweise als Gleitelement ausgebildet oder er ist mit einem Gleitelement verbunden, das in der Aufnahme des Führungselements verschiebbar gelagert ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung im einzelnen:

Fig. 1 eine ortsfeste Lagerung einer Schiene in einem Festlager (A), in einer Vorderansicht, teilweise im Schnitt, und

Fig. 2 eine erfindungsgemäß in einem Loslager (B) gelagerte Schiene in einer Vorderansicht, teilweise im Schnitt.

In Fig. 1 ist ein Festlager - insgesamt als (A) bezeichnet - für die Lauf-Schiene 1 einer Brennschneidmaschine dargestellt. Die Schiene 1 ist als Profilschiene aus verschleißfestem Sonderstahl gefertigt, bevorzugt handelt es sich um eine Schiene nach DIN 5902. Parallel zu der Schiene 1 verläuft eine (in der Fig. 1) nicht dargestellte zweite Schiene, die entsprechend der Schiene 1 ausgebildet und gelagert ist.

Die Schiene 1 ist auf einem Doppel-T-Träger 2 aus Stahl befestigt. Zum Befestigen und Ausrichten der Schiene 1 sitzt der Schienenfuß 3 in einer Führungsrinne einer metallischen Auflageplatte 4, die mit dem T-Träger 2 fest verschweißt ist, wie dies durch die Schweißnaht 5 angedeutet ist. An der Auflageplatte 4 ist eine Klemmvorrichtung 6 vorgesehen, mittels der der Schienenfuß 3 fest und unbeweglich in der Führungsrinne der Auflageplatte 4 justiert und gehalten wird. Die Schiene 1 ist somit im Bereich des in Fig. 1 gezeigten Festlagers über die Auflageplatte 4 fest am T-Träger 2 fixiert. Am Vertikalsteg 7 der Schiene 1 ist eine Hilfsvorrichtung 8 befestigt.

Bei der Laufschiene gemäß dem Stand der Technik sind mehrere derartige Festlager (A) entlang der Längsachse 9 (die in den Darstellungen der Fig. 1 und 2 in Richtung senkrecht zur Blattebene verläuft) vorgesehen, so dass dadurch eine feste Fixierung zwischen Laufschiene 1 und T-Träger 2 gewährleistet ist. Im Unterschied dazu ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das in Fig. 1 dargestellte Festlager (A) ausschließlich in der Mitte der Schiene 1 vorgesehen, wogegen die beiden freien Schienenenden 1 in einem Loslager (B) gelagert sind, wie es nachfolgend anhand von Fig. 2 näher beschrieben wird.

Sofern in Fig. 2 die gleichen Bezugsziffern verwendet sind wie in Fig. 1, so bezeichnen diese identische oder äquivalente Bestandteile und Bauteile der Vorrichtung, wie sie anhand Fig. 1 für die identischen Bezugsziffern beschrieben sind. Auf die diesbezüglichen Erläuterungen wird verwiesen.

Bei dem Loslager (B) gemäß Fig. 2 ist die Schiene 1 über den Schienenfuß 3 mit einem Gleitschuh 20 aus Bronze befestigt. Hierzu ist der Gleitschuh 20 mit einer Klemmvorrichtung 6 versehen, mittels der der Schienenfuß 3 fest und unbeweglich am Gleitschuh 20 gehalten wird.

Der Gleitschuh 20 ist jedoch nicht mit dem T-Träger 2 fest verbunden, sondern der Gleitschuh 20 ist in eine rinnenartigen Vertiefung einer Führungsplatte 21 aus Stahl eingesetzt. Die beiderseitigen Gleitflächen der rinnenartigen Vertiefung der Führungsplatte 21 und der Gleitschuh 20 sind gemäß einer Spielpassung 22 nach DIN 5902 gefertigt.

Die Führungsplatte 21 ist auf dem T-Träger 2 fest verschweißt, wie dies durch die Schweißnähte 23 symbolisiert ist.

Bei Längenänderungen der Schiene 1 ermöglicht die Spielpassung 22 einerseits eine freie Verschiebbarkeit des Gleitschuhs 20 und damit der Schiene 2 in Richtung der Schienenlängsachse 9 und sie gewährleistet andererseits eine hohe Winkelgenauigkeit bei dieser Verschiebung.

Im Ausführungsbeispiel ist das Loslager (B) bei jeder Schiene der Laufbahn beiderseits zum in Fig. 1 beschriebenen Festlager (A) vorgesehen. Das Gewicht der Brennschneidmaschine und somit die Haftreibung zwischen den Gleitschuhen 20 und der Führungsplatte 21 verhindert, dass beim Bremsen oder Beschleunigen Kräfte vom Festlager aufgenommen werden müssen. Das Festlager dient lediglich dazu, die Laufbahn auch bei Temperaturschwankungen ortsfest in Bezug auf die gesamte Anlage zu halten. Da sich das zu bearbeitende Werkstück bei Temperaturschwankungen in ungefähr gleichem Maße ausdehnt wie die Laufbahn, wirkt sich die erfindungsgemäße Lagerung der Schiene auf das Schneidergebnis nicht negativ aus. Im Gegenteil, durch das Vermeiden einer Verformung der Laufbahn wird das Schneidergebnis verbessert.

Claims (6)

1. Laufbahn für eine Werkzeugmaschine, mit einer sich zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende in Richtung der Längsachse der Laufbahn erstreckenden Schiene, die mit einem Unterbau mittels mindestens einer ersten, festen Fixierung und einer zweiten als Loslager ausgebildeten Fixierung, in welchem die Schiene auf dem Unterbau in Längsachsenrichtung verschiebbar gelagert ist, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Loslager (B) als Gleitauflage ausgebildet ist, die ein mit der Schiene (1) fest verbundenes Gleitelement, und ein mit dem Unterbau (2) fest verbundenes Führungselement aufweist, das mit einer Aufnahme versehen ist, in welcher das Gleitelement - in Längsachsenrichtung (9) geführt - verschiebbar gelagert ist.

2. Laufbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes und ein zweites Loslager (B) vorgesehen sind, und dass die feste Fixierung (A) zwischen dem ersten und dem zweiten Loslager (B) angeordnet ist.

3. Laufbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement als Gleitschuh (20) und das Führungselement als Führungsplatte (21) ausgebildet sind.

4. Laufbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme für das Gleitelement als Passung (22) gefertigt ist.

5. Laufbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement aus Stahl, und das Gleitelement aus einem Material mit Gleiteigenschaften ausgebildet ist.

6. Laufbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene (1) einen mit dem Gleitelement verbundenen Schienenfuß (3) aufweist.