DE102007059156A1

DE102007059156A1 - Linearführung mit Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102007059156A1
Application number: DE200710059156
Authority: DE
Inventors: Peter Lutz; Dietmar Rudy
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: WO2009071502A1; DE102007059156B4

Abstract

Linearführung, mit einem auf einer Führungsschiene (2) längsverschieblich angeordneten Führungswagen (1), der einen Anschluss (21) zum Aufspannen eines Maschinenteils, beispielsweise Werkzeugträger oder Maschinentisch, und wenigstens eine, von dem Anschluss (21) beabstandet angeordnete Lagerflächen zum Lagern des Führungswagens (1) an der Führungsschiene (2) aufweist, wobei der Führungswagen (1) einen den Anschluss (21) aufweisenden oberen Wagenabschnitt (9) sowie einen die wenigstens eine Lagerfläche aufweisenden unteren Wagenabschnitt (10) aufweist, und wobei zwischen dem oberen Wagenabschnitt (9) und dem unteren Wagenabschnitt (10) ein Spalte (11) vorgesehen ist und wobei begrenzte Relativverschiebungen zwischen den beiden Wagenabschnitten (9, 10) ohne Relativverschiebungen zwischen dem unteren Wagenabschnitt (10) und der Führungsschiene (2) vorgesehen sind, und mit einem zwischen den beiden Wagenabschnitten (9, 10) wirksam angeordneten Schwingungsdämpfer zum Dämpfen von Schingungen, wobei in dem Spalt (11) eine Hubvorrichtung (20) für einen variablen Hub des oberen Wagenabschnittes (9) gegenüber dem unteren Wagenabschnitt (10) vorgesehen ist, wobei die Hubvorrichtung (20) als Schwingungsdämpfer (22) verwendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Linearführungen, bei denen ein Führungswagen auf einer Führungsschiene längsverschieblich angeordnet ist.
Aus DE 42 27 936 A1 beispielsweise ist eine Linearführung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden. Bei dieser Linearführung weist der Führungswagen einen oberen und einen unteren Wagenabschnitt auf, zwischen denen ein Spalt ausgebildet ist. Zwischen diesen beiden Wagenabschnitten sind seitliche Relativverschiebungen möglich, um beispielsweise Lagetoleranzen ausgleichen zu können. Zusätzlich zu dieser Schiebeeinrichtung ist in einem weiteren zwischen diesen beiden Wagenabschnitten angeordneten Spalt ein Schmierfilmdämpfer gebildet. Der Spalt kann typischerweise eine Größe von einigen 10 μm aufweisen. Ein Speisekanal ist an diesen Spalt angeschlossen, sodass beispielsweise Öl mühelos und konstant in diesen Spalt hineintransportiert werden kann, um den Schmierfilmdämpfer zu bilden.
Linearführungen werden zu einem überwiegenden Teil in Produktionsmaschinen im Bereich der spanenden Formgebung eingesetzt. In der ständigen Weiterentwicklung derartiger Linearführungen werden deren Leistungs- und Dynamikgrenzen zunehmend angehoben. Als Folge dieser Anhebung müssen die zu bewegenden Masseanteile deutlich reduziert werden. Der Wegfall von Masse bedingt jedoch eine erhöhte Anfälligkeit für statische Verformungen und bei spielsweise regenerative Rattererscheinungen, die auf Schwingungen zurückzuführen sind, die in den leichter gewordenen Bauteile zurückzuführen sind.
Demzufolge besteht ein großes Bedürfnis Linearführungen bereitzustellen, die einerseits in der Lage sind Schwingungen sowohl statisch als auch dynamisch zu dämpfen und andererseits beispielsweise Fehlpositionierungen durch entsprechende Einrichtungen an der Linearführung zu kompensieren.
Bei der bekannten geschriebenen Linearführung sind zwar seitliche Relativverschiebungen zwischen den beiden Wagenabschnitten des Führungswagens möglich, und weiterhin ist auch eine statische Schwingungsdämpfung mittels des eingesetzten Schmierfilmdämpfers möglich. Eine dynamische Schwingungsdämpfung ist jedoch nicht vorgesehen. Außerdem sind zwischen den beiden Wagenabschnitten Wälzkörpersätze angeordnet, die Relativverschiebungen zwischen den beiden Wagenabschnitten begünstigen sollen, jedoch begünstigen derartige Wälzkörpersätze wiederum die Anfälligkeit derartiger Linearführungen für dynamische Schwingungen.
Die geschilderte Problematik wird mit der erfindungsgemäßen Linearführung gelöst.
Dadurch, dass in dem Spalt – der vorzugsweise als einziger Spalt zur Unterteilung in die beiden Wagenabschnitte vorgesehen ist – eine Hubvorrichtung für einen variablen Hub des oberen Wagenabschnittes gegenüber dem unteren Wagenabschnitt vorgesehen ist, wobei die Hubvorrichtung als Schwingungsdämpfer verwendet wird, bietet die Erfindung den Vorteil, dass für eine gegebenenfalls erforderliche Kompensation von Fehlpositionierungen einerseits sowie eine vorzugsweise dynamische Schwingungsdämpfung andererseits durch dieselben technischen Mittel ermöglicht wird. Die Erfindung ermöglicht demzufolge Linearführungen, die einfach aufgebaut sind, und bei denen Schwingungsdämpfung und Hubverstellung durch dieselben technischen Maßnahmen ermöglicht sind.
Es wurde herausgefunden, dass Hubverstellungen bis zu 100 μm ausreichen, um Fehlpositionierungen oder spielbehaftete Toleranzen auszugleichen, beispielsweise Materialdehnungen als Folge von Temperaturänderungen.
Bei einer erfindungsgemäßen Linearführung kann der Spalt beispielsweise mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt sein, wobei in diesem Fall der Spalt als Druckkammer ausgebildet sein kann. Wenn nun die Flüssigkeit mit Druck beaufschlagt wird, wächst der Druck in der Druckkammer und die entsprechende Anordnung der beiden Wagenabschnitte ermöglicht einen Hub des oberen Wagenabschnittes gegenüber dem unteren Wagenabschnitt, beispielsweise um 70 μm. Gleichzeitig kann über ein geeignetes Leistungsteil mit einer entsprechenden Steuerung und Regelung eine gezielte Schwingungskompensation erzeugt werden, sodass in der Druckkammer gezielte Druckschwingungen aufgebaut werden, die in unerwünschter Weise wirkenden dynamischen Schwingungen entgegengesetzt sind, sodass eine Kompensation erzielt wird, die einen ruhigen Lauf des Führungswagens gegenüber der Führungsschiene ermöglicht. Demzufolge kann mit einfachen Mitteln – beispielsweise hydraulische Flüssigkeit – in dem als Druckkammer ausgebildeten Spalt der beschriebene kombinatorische Effekt einer Hubverstellung sowie einer dynamischen Schwingungsdämpfung erzielt werden.
Alternative erfindungsgemäße Hubvorrichtungen sehen die Verwendung von piezoelektrischen Materialien vor, die in dem Spalt angeordnet sind. Durch die gerichtete Verformung eines piezoelektrischen Materials bilden sich mikroskopische Dipole innerhalb der Elementarzellen; es findet eine Verschiebung der Ladungs-Schwerpunkte statt. Die Aufsummierung über alle Elementarzellen des Kristalls führt zu einer makroskopisch messbaren elektrischen Spannung. Gerichtete Verformung bedeutet, dass der angelegte Druck nicht von allen Seiten auf die Probe wirkt, sondern beispielsweise nur von gegenüberliegenden Seiten aus. Umgekehrt kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung beispielsweise ein Kristall (bzw. das Bauteil aus Piezokeramik) verformt werden.
Wie auch jeder andere Festkörper können piezoelektrische Körper mechani sche Schwingungen ausführen. Bei piezoelektrischen Werkstoffen können diese Schwingungen einerseits elektrisch angeregt werden, bewirken andererseits auch wieder eine elektrische Spannung. Die Frequenz der Schwingung ist nur von der Schallgeschwindigkeit und den Abmessungen des piezoelektrischen Körpers abhängig, wobei die Schallgeschwindigkeit eine Materialkonstante ist. Dadurch sind piezoelektrische Bauteile auch für Oszillatoren geeignet.
Wichtigster Materialparameter für den inversen Piezoeffekt und damit für Aktoren ist die piezoelektrische Ladungskonstante. Sie beschreibt den funktionalen Zusammenhang zwischen der angelegten elektrischen Feldstärke und der damit erzeugten Dehnung. Die charakteristischen Größen eines piezoelektrischen Wandlers sind unterschiedlich für die verschiedenen Wirkrichtungen.
Im Bereich der Aktorik sind zwei Haupteffekte relevant: Erstens ist zu erwähnen der piezoelektrische Quer- oder Transversaleffekt, wobei die mechanische Kraft quer zum angelegten Feld wirkt. Der zweite Haupteffekt ist der piezoelektrischer Längs- oder Longitudinaleffekt. Die mechanische Kraft wirkt parallel zum angelegten Feld.
Aus dem piezoelektrischen Quer- und Längseffekt ergeben sich drei verschiedene Grundelemente für piezoelektrische Aktoren: der Dickenschwinger, das Querdehnelement, der Bimorph. Hierbei ist der Bimorph eine Kombination aus zwei Querdehnelementen. Eine entgegengesetzte Ansteuerung der Elemente bewirkt eine Verbiegung des Aktors, weshalb dieser eine getrennte Bezeichnung erhält
Für die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere der zuvor erwähnte Dickenschwinger. Die Verformung beim Anlegen einer Spannung kann bei dem Dickenschwinger als Aktor benutzt werden, der auch als Piezopositionierer bezeichnet werden kann. Erfindungsgemäß können auch mehrere Piezopositionierer in dem Spalt und je nach Art der Anwendung in Parallel- oder Reihenschaltung angeordnet werden. Piezopositionierer erlauben durch die Verformung eines oder mehrerer Piezoelemente präzise Bewegungen, die vorliegend insbesondere zur dynamischen Schwingungsdämpfung bei erfindungsgemäßen Linearführungen eingesetzt werden können. Die beiden Wagenabschnitte werden unter der Wirkung des aktiven piezoelektrischen Aktors relativ zueinander in den Hubrichtungen verschoben. Diese Verschiebung kann dann statisch sein, oder auch dynamisch.
Selbstverständlich sind andere Hubvorrichtungen denkbar. Beispielsweise kann in dem zwischen den beiden Wagenabschnitten ausgebildeten Spalt ein elektroaktives Polymer eingesetzt sein, dass beim Anlegen einer elektrischen Spannung seine Form ändern kann. Je nach den Anforderungen an eine dynamische Schwingungsdämpfung können geeignete Schwingungsdämpfer zu Einsatz kommen, die zugleich auch als Hubvorrichtung geeignet sind.
Im Fall des als Druckkammer ausgebildeten Spaltes kann diese Druckkammer volumenveränderlich sein. Es ist möglich mittels dynamischer Beaufschlagung der Druckkammer mit Druck bestimmte Hubfrequenzen, sowie bestimmte Hubamplituden des oberen Wagenabschnittes gegenüber dem unteren Wagenabschnitt einzustellen. Diese gezielte Einstellbarkeit kann unerwünschte Schwingungen derart überlagern, dass ein ruhiges Gleiten des Führungswagens ermöglicht ist, und zugleich eine bestimmte Hubposition sicherstellen.
Die beiden Wagenabschnitte können einstückig miteinander verbunden sein. In diesem Fall sind zweckmäßigerweise verbleibende Stegbereiche, die die beiden Wagenabschnitt miteinander verbinden, derart dünnwandig und flexibel ausgeführt, dass eine Vergrößerung des Spaltes – beispielsweise mittels Druckbeaufschlagung – möglich ist. Das bedeutet, es können elastisch auslenkbare Wandabschnitte den oberen Wagenabschnitt mit dem unteren Wagenabschnitt einstückig verbinden. Vorzugsweise begrenzen diese auslenkbaren Wandabschnitte die Druckkammer. Das bedeutet, es sind keine separaten Dichtungen erforderlich, um die Druckkammer druckdicht zu halten.
In bekannter Weise ist der Führungswagen vorzugsweise im Querschnitt gesehen etwa U-förmig ausgebildet, wobei zwei Schenkel des Führungswagens über einen Boden miteinander verbunden sind, wobei der Führungswagen mit seinen beiden Schenkeln die Führungsschiene umgreift, und wobei der Boden mit der Druckkammer versehen ist, die an ihren beiden Längsseiten jeweils von einer in Längsrichtung des Führungswagens angeordneten Längsbohrung begrenzt ist, und wobei zwischen einer äußeren Begrenzungsfläche des Führungswagens und jeder der beiden Längsbohrungen ein elastisch auslenkbarer Wandabschnitt ausgebildet ist. Fertigungstechnisch gesehen können die Längsbohrungen in dem ansich bekannten Führungswagen problemlos erstellt werden, sodass in erwünschter Weise elastisch auslenkbare Wandabschnitte hergestellt sind, um eine elastische Vergrößerung des Spaltes zu ermöglichen.
An der äußeren Kontur des Führungswagens kann eine zu der Längsbohrung parallel angeordnete und zur Umgebung des Führungswagens hin geöffnete Längsnut ausgebildet sein, die gemeinsam mit der Längsbohrung wenigstens einen Abschnitt des elastisch auslenkbaren Bandabschnitts begrenzt. Diese Längsnut ist also so positioniert, dass sie gemeinsam mit der Längsbohrung eine geeignete Elastizität der Wandabschnitte bereitstellt.
Eine alternative erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, dass die beiden Wagenabschnitte durch voneinander getrennte Wagenteile gebildet sind, die mittels Dehnschrauben miteinander verbunden sind. In diesem Fall können diese beiden Wagenteile den Spalt begrenzen. Da in dieser Situation die Wandung der Druckkammer einen Übergangsbereich von dem unteren Wagenteil zu dem oberen Wagenteil aufweist, kann es zweckmäßig sein, zwischen den beiden Wagenteilen eine Dichtung, insbesondere einen O-Ring vorzusehen, der die Druckkammer gegenüber der Umgebung des Führungswagens abdichtet. So kann die Druckkammer mit Druck beaufschlagt werden, ohne dass dieser Druck in unerwünschter Weise in die Umgebung des Führungswagens gelangt.
Sofern die beiden Wagenabschnitte durch voneinander getrennte Wagenteile gebildet sind, sind nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung ein Führungswagen vorgesehen, der im Querschnitt gesehen etwa u-förmig aus gebildet ist, wobei zwei Schenkel des Führungswagens über eine Boden miteinander verbunden sind, wobei der Führungswagen mit seinen beiden Schenkeln die Führungsschiene umgreift, und wobei der Boden mit der Druckkammer versehen ist, wobei das untere Wagenteil an seiner dem oberen Wagenteil zugewandten Seite mit einem umlaufenden Steg versehen ist, und wobei das obere Wagenteil mit einem Flansch zur Aufnahme der Dehnschrauben und mit einem Eingriffsabschnitt versehen ist, der in den von dem umlaufenden Steg begrenzten Aufnahmeabschnitt eingreift, wobei zwischen dem Steg und dem Eingriffsabschnitt ein vorzugsweise endloser O-Ring zum Abdichten der Druckkammer gegenüber der Umgebung des Führungswagens angeordnet ist. Wenn nun die Druckkammer mit Druck beaufschlagt wird, findet in dem begrenzten Umfang bis zu etwa 100 μm eine Relativverschiebung der beiden Wagenteile zueinander statt, wobei diese Relativbewegung durch eine Dehnung der Dehnschrauben ermöglicht wird. Die Dehnschrauben bieten zudem den Vorteil einer hochgenauen Führung in Richtung des Hubes, sodass ein unerwünschtes Verkanten oder Klemmen ausgeschlossen ist. Die Schraubenachsen der Dehnschrauben sind vorzugsweise parallel zu der Hubrichtung des oberen Wagenteils gegenüber dem unteren Wagenteil angeordnet, um die erwünschte Relativverschiebung zwischen den beiden Wagenteilen unter Ausnutzung einer erwünschten Dehnung der Dehnschrauben zu ermöglichen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von drei in insgesamt sieben Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen Führungswagen einer erfindungsgemäßen Linearführung,
2 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit einem modifizieren Führungswagen,
3 eine Darstellung wie in den 1 und 2, jedoch mit einem weiteren erfindungemäßen Führungswagen,
4–6 unterschiedliche Darstellungen einer erfindungsgemäßen Linearführung, deren Führungswagen in 1 schematisch abgebildet ist und
7 in schematischer Darstellung einen Regelkreis der erfindungsgemäßen Linearführung.
In den 4 bis 6 ist eine erfindungsgemäße Linearführung mit ihren wesentlichen Komponanten abgebildet, während die erfindungsgemäßen besonderen Merkmale in den 1 bis 3 näher spezifiziert sind.
Die in den 4 bis 6 abgebildete erfindungsgemäße Linearführung weist einen Führungswagen 1 auf, der auf einer Führungsschiene 2 längsverschieblich gelagert ist. Der 5 ist zu entnehmen, dass der Führungswgen 1 über Rollen 3 an der Führungsschiene 2 wälzgelagert ist, wobei diese Rollen 3 in bekannter Weise in einem endlosen Rollenkanal 4 umlaufen. 5 zeigt Lastabschnitte 5 und Rücklaufabschnitte 6 des endlosen Rollenkanals 4. In dem Lastabschnitt 5 wälzen die Rollen 3 an Laufbahnen 7, 8 des Führungswagens 1 sowie der Führungsschiene 2 ab.
6 zeigt in perspektivischer Darstellung den Führungswagen 1 ohne die Führungsschiene.
1 zeigt nun in schematischer Darstellung einen Schnitt durch den Führungswagen 1 entlang der Linie I-I aus 4. Der Abbildung ist zu entnehmen, dass der Führungswagen 1 einen oberen Wagenabschnitt 9 und einen unteren Wagenabschnitt 10 aufweist, zwischen denen ein Spalt 11 ausgebildet ist. Der Spalt 11 erstreckt sich über wenigstens den größten Teil der tragenden Struktur des Führungswagens 1.
Der untere Wagenabschnitt 10 ist steif ausgebildet und einwandfrei an der Führungsschiene geführt, ohne dass es zu unerwünschten Relativverschiebungen zwischen dem unteren Wagenabschnitt 10 und der Führungsschiene kommen kann. Ebenso ist der obere Wagenabschnitt 9 ansich ebenfalls steif ausgeführt und unterliegt im Betrieb einer derartigen Linearführung keinen nennenswerten Verformungen. Der obere Wagenabschnitt 9 ist mittels elastisch auslenkbarer Wandabschnitte 12 einstückig mit dem unteren Wagenschnitt 10 verbunden. Diese elastisch auslenkbaren Wandabschnitte 12 sind einerseits begrenzt durch die äußere Kontur des Führungswagens 1 und andererseits durch Längsbohrungen 13, die in Längsrichtung des Führungswagens im Randbereich des Führungswagens 1 angeordnet sind. Der obere Wagenabschnitt 9 ist zudem an seinen Längsseiten jeweils mit einer nach außen hin geöffneten Nut 14 versehen, sodass die elastischen Wandabschnitte 12 begrenzt sind durch die Längsseite des Führungswagens 1, sowie die Nut 14 und ferner durch die Längsbohrung 13. Die Längsbohrung 13 begrenzt zugleich den Spalt 11 an dessen beiden Längsseiten. Der Spalt 11 mündet demzufolge in diese Längsbohrungen 13 ein.
Der Führungswagen 1 ist im Querschnitt gesehen etwa u-förmig ausgebildet. Zwei Schenkel 15 des Führungswagens 1 sind über einen Boden 16 miteinander verbunden, wobei der Führungswagen 1 mit seinen beiden Schenkeln 15 die Führungsschiene umgreift. Der Boden 16 ist vorliegend mit dem bereits beschriebenen Spalt 11 versehen.
Der Spalt 11 ist als Druckkammer 17 ausgebildet, wobei in dieser Druckkammer 17 Hydraulikflüssigkeit 18 eingefüllt ist. Über eine Leistungs-, Steuer- und Regeleinrichtung 19 – die in der 1 lediglich angedeutet ist – kann die Hydraulikflüssigkeit 18 in der Druckkammer 17 mit Druck beaufschlagt werden. Unter einer hinreichenden Beaufschlagung mit Druck weitet sich der Spalt 11 auf, so dass der obere Wagenabschnitt 9 gegenüber dem unteren Wagenabschnitt 10 einen Hub verrichtet, aber weg der Führungsschiene nach oben. Demzufolge ist in dem Spalt 11 eine Hubvorrichtung 20 geschaffen, mittels der Hübe bis ca. 100 μm einstellbar sind. In den gegebenen Grenzen kann jeder gewünschte Hub als fixe Position des oberen Wagenabschnitts 9 gegenüber dem unteren Wagenabschnitt 10 eingestellt werden, wobei lediglich eine entsprechende Druckbeaufschlagung erfolgt.
Unter der Druckbeaufschlagung der Druckkammer 11 mit Druck erfolgt eine Veränderung des Volumens der Druckkammer 11. Diese Vergrößerung der Druckkammer 11 wird möglich, weil die die Druckkammer 11 begrenzenden Wandabschnitte 12 elastisch auslenkbar sind. Insbesondere die gemäß der 1 vorgesehene winkelförmige Ausbildung des elastischen Wandabschnitts 12 ermöglicht eine flexible elastische Auslenkung.
Während die zuvor beschriebene erfindungemäße Wirkungsweise einen Aspekt der Erfindung beschreibt, der geeignet ist, beispielsweise Fehlstellungen des oberen Wagenabschnitts 9 gegenüber einem anzuschließenden Maschinenteil an einem Anschluss 21 des Führungswagens 1 auszugleichen, kann ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung darin gesehen werden, dass die mit Hydraulikflüssigkeit 18 gefüllte Druckkammer 17 eine Dämpfungseinrichtung 22 bildet, die Schwingungen dämpft. Diese Dämpfungseinrichtung 22 ist geeignet, die Übertragung von Schwingungen zwischen dem oberen Wagenabschnitt 9 und dem unteren Wagenabschnitt 10 im Wesentlichen Umfang zu unterbinden. Neben einer statischen Dämpfung eignet sich die hier beschriebene erfindungsgemäße Linearführung insbesondere für eine dynamische Schwingungsdämpfung.
Zu diesem Zweck kann über die Leistungs-, Steuer- und Regeleinheit 19 beispielsweise bei Vorliegen einer unerwünschten dynamischen Schwingung zwischen dem oberen Wagenabschnitt 9 und dem unteren Wagenabschnitt 10 eine gezielte pulsierende Druckbeaufschlagung in einer Frequenz erfolgen, die die unerwünschte Schwingung derart überlagert, dass der obere Wagenabschnitt 9 ohne Vibrationen laufen kann. Die Hubvorrichtung 20 bildet mit der Leistungs-, Steuer- und Regeleinheit 19 einen Aktor 23. Dieser Aktor ermöglicht eine dynamische Schwingungsdämpfung bei dieser erfindungsgemäßen Linearführung.
Mit dem Aktor 23 ist eine dynamische Beaufschlagung der Druckkammer 11 mit Druck derart möglich, dass bestimmte Hubfrequenzen sowie bestimmte Hub amplituden des oberen Wagenabschnitts 9 einstellbar sind.
Der Führungswagen 1 kann gemäß 2 dahingehend modifiziert werden, dass etwa in einer Längsmittelebene des Führungswagens 1 ein Stützelement 24 in dem Spalt 11 angeordnet ist, um ein Abstützten des oberen Wagenabschnitts 9 gegenüber dem unteren Wagenabschnitt 10 zu ermöglichen, und somit ein unerwünschtes Durchbiegen zu verhindern.
Der in der 3 abgebildete erfindungsgemäße Führungswagen unterscheidet sich von dem aus der 1 im Wesentlichen dadurch, dass der obere Wagenabschnitt 9 sowie der untere Wagenabschnitt 10 durch getrennte Wagenteile 24, 25 gebildet sind. Die damit verbundenen konstruktiven Maßnahmen werden nachstehend näher erläutert. Das unter Wagenteil 25 ist an seiner dem oberen Wagenteil 24 zugewandten Seite mit einem umlaufenden Steg 26 versehen. Dieser Steg 26 ist mit einer Vielzahl von Gewindebohrungen 27 zur Aufnahme von Dehnschrauben 28 versehen. Die Innenwandung des Stegs 26 dient als Dichtungsfläche, wie nachstehend näher erläutert wird.
Das obere Wagenteil 24 ist mit einem umlaufenden Flansch 29 versehen, der eine Vielzahl von Bohrungen zur Aufnahme der Dehnschrauben 28 aufweist. Der Flansch 29 liegt auf dem umlaufenden Steg 26 auf. Ferner ist das obere Wagenteil 24 mit einem Eingriffsabschnitt 30 versehen, der in einen von dem umlaufenden Steg 26 begrenzten Aufnahmeabschnitt des unteren Wagenteils 25 eingreift. Der Eingriffsabschnitt 30 ist mit einer umlaufenden Nut 31 versehen in die ein O-Ring 32 eingesetzt ist. Wenn die beiden Wagenteile 24, 25 miteinander verbunden sind, ist der O-Ring 32 an Dichtungsflächen des umlaufenden Steges und der Nut 31 angelegt, so dass die Druckkammer 17 einwandfrei zur Umgebung des Führungswagens 1 abgedichtet ist.
Unter Beaufschlagung der Druckkammer 17 mit Druck vergrößert sich der Spalt 17, wobei die Dehnschrauben 28 entlang ihrer Schraubenachsen gedehnt werden. Bei geringen Hubbewegungen von etwa 100 μm kann die hier beschriebene Dichtung mittels eines O-Ringes genügen, da dieser O-Ring vorwiegend einer lediglich statischen Belastung ausgesetzt ist. Selbstverständlich sind alternative Dichtungen möglich.
Da der O-Ring umlaufend ausgebildet ist, sind keine weiteren Dichtungen erforderlich, um den Druckraum hinreichend druckfest zu halten.
7 zeigt in schematischer Abbildung den Aktor 23, und insbesondere die Leistungs-, Steuer- und Regeleinrichtung 19. An dem Führungswagen 1 ist eine Masse 33 befestigt. An dieser Masse 33 ist ein Signalgeber 34 angeordnet, der an der Masse 33 auftretende Schwingungen an einen Regler 35 überträgt. Der Regler 35 ist an ein Hydraulikaggregat 36 angeschlossen, über das die in dem Spalt 11 des Führungswagens 1 vorgesehene Hydraulikflüssigkeit mit Druck beaufschlagt werden kann. Der Führungswagen 1 ansich wirkt hier als Dämpfer, der in das schwingende Bauteil – hier die Masse 33 – eine um 90° phasenverschobene „Gegenschwingung" einleitet. Die Schwingung der Masse 33 und die korrespondierende „Gegenschwingung" heben sich dadurch auf. Diese aktive Dämpfungseinrichtung 22 kann – im Gegensatz zu den passiven Dämpfern – über einen großen Frequenzbereich kompensieren, während der bekannte passive Dämpfer nur für eine konkrete Frequenz optimal arbeitet. Die Integration des dynamischen Dämpfers in den Führungswagen 1 ermöglicht eine äußerst platzsparende Bauweise.

1: Führungswagen
2: Führungsschiene
3: Rolle
4: Rollenkanal
5: Lastabschnitt
6: Rücklaufabschnitt
7: Laufbahn
8: Laufbahn
9: oberer Wagenabschnitt
10: unterer Wagenabschnitt
11: Spalt
12: Wandabschnitt
13: Längsbohrung
14: Nut
15: Schenkel
16: Boden
17: Druckkammer
18: Hydraulikflüssigkeit
19: Leistungs-, Steuer- und Regeleinrichtung
20: Hubvorrichtung
21: Anschluss
22: Dämpfungseinrichtung
23: Aktor
24: oberer Wagenteil
25: unterer Wagenteil
26: umlaufender Steg
27: Gewindebohrung
28: Dehnschraube
29: Flansch
30: Eingriffsabschnitt
31: Nut
32: O-Ring
33: Masse
34: Signalgeber
35: Regler
36: Hydraulikaggregat

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4227936 A1 [0002]

Claims

Linearführung, mit einem auf einer Führungsschiene (2) längsverschieblich angeordneten Führungswagen (1), der einen Anschluss (21) zum Aufspannen eines Maschinenteils, beispielsweise Werkzeugträger oder Maschinentisch, und wenigstens eine, von dem Anschluss (21) beabstandet angeordnete Lagerflächen zum Lagern des Führungswagens (1) an der Führungsschiene (2) aufweist, wobei der Führungswagen (1) einen den Anschluss (21) aufweisenden oberen Wagenabschnitt (9) sowie einen die wenigstens eine Lagerfläche aufweisenden unteren Wagenabschnitt (10) aufweist, und wobei zwischen dem oberen Wagenabschnitt (9) und dem unteren Wagenabschnitt (10) ein Spalt (11) vorgesehen ist, und wobei begrenzte Relativverschiebungen zwischen den beiden Wagenabschnitten (9, 10) ohne Relativverschiebungen zwischen dem unteren Wagenabschnitt (10) und der Führungsschiene (2) vorgesehen sind, und mit einem zwischen den beiden Wagenabschnitten (9, 10) wirksam angeordneten Schwingungsdämpfer zum Dämpfen von Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spalt (11) eine Hubvorrichtung (20) für einen variablen Hub des oberen Wagenabschnittes (9) gegenüber dem unteren Wagenabschnitt (10) vorgesehen ist, wobei die Hubvorrichtung (20) als Schwingungsdämpfer (22) verwendet wird.
Linearführung nach Anspruch 1, bei der der Spalt (11) als mit Druck beaufschlagbare, vorzugsweise volumenveränderliche Druckkammer (17) ausgebildet ist.
Linearführung nach Anspruch 1, bei der der Spalt (11) als Druckkammer (17) ausgebildet ist, wobei mittels dynamischer Beaufschlagung der Druckkammer (17) mit Druck bestimmte Hubfrequenzen sowie bestimmte Hubamplituden des oberen Wagenabschnittes (9) einstellbar sind.
Linearführung nach Anspruch 1, bei der der obere Wagenabschnitt (9) mit dem unteren Wagenabschnitt (10) einstückig verbunden ist.
Linearführung nach Anspruch 4, bei der der obere Wagenabschnitt (9) mittels elastisch auslenkbarer Wandabschnitte (12) einstückig mit dem unteren Wagenabschnitt (10) verbunden ist.
Linearführung nach Anspruch 5, bei der die auslenkbaren Wandabschnitte (12) die Druckkammer (17) begrenzen.
Linearführung nach Anspruch 1, bei der der obere Wagenabschnitt (9) und der untere Wagenabschnitt (10) durch voneinander getrennte Wagenteile (24, 25) gebildet sind, die vorzugsweise mittels Dehnschrauben (28) miteinander verbunden sind.
Linearführung nach den Ansprüchen 2 und 7, bei der zur Abdichtung der Druckkammer (17) zwischen den beiden Wagenteilen (24, 25) eine Dichtung, insbesondere ein O-Ring (32) angeordnet ist.
Linearführung nach Anspruch 2, bei der der Führungswagen (1) im Querschnitt gesehen etwa u-förmig gebildet ist, wobei zwei Schenkel (15) des Führungswagens (1) über einen Boden (16) miteinander verbunden sind, wobei der Führungswagen (1) mit seinen beiden Schenkeln (15) die Führungsschiene (2) umgreift, wobei der Boden (16) mit der Druckkammer (17) versehen ist, die an ihren beiden Längsseiten jeweils von einer in Längsrichtung des Führungswagens (1) angeordneten Längsbohrung (13) begrenzt ist, wobei zwischen einer äußeren Begren zungsfläche des Führungswagens (1) und jeder der beiden Längsbohrungen (13) ein elastisch auslenkbarer Wandabschnitt (12) ausgebildet ist.
Linearführung nach Anspruch 9, bei der eine zu der Längsbohrung (13) parallel angeordnete und zur Umgebung des Führungswagens (1) hin geöffnete Längsnut (14) ausgebildet ist, die gemeinsam mit der Längsbohrung (13) wenigstens einen Abschnitt des elastisch auslenkbaren Wandabschnitts (12) begrenzt.
Linearführung nach Anspruch 2, bei der der Führungswagen (1) im Querschnitt gesehen etwa u-förmig gebildet ist, wobei zwei Schenkel (15) des Führungswagens (1) über einen Boden (16) miteinander verbunden sind, wobei der Führungswagen (1) mit seinen beiden Schenkeln (15) die Führungsschiene (2) umgreift, und wobei der Boden (16) mit der Druckkammer (17) versehen ist, wobei das untere Wagenteil (10) an seiner dem oberen Wagenteil (9) zugewandten Seite mit einem umlaufenden Steg (26) versehen ist, und wobei das obere Wagenteil (24) mit einem Flansch (29) zur Aufnahme der Dehnschrauben (28) und mit einem Eingriffsabschnitt (30) versehen ist, der in den von dem umlaufenden Steg (26) begrenzten Aufnahmeabschnitt eingreift, wobei zwischen dem Steg (26) und dem Eingriffsabschnitt ein vorzugsweise endloser O-Ring (32) zum Abdichten der Druckkammer (17) gegenüber der Umgebung des Führungswagens (1) angeordnet ist.
Linearführung nach den Ansprüchen 2 und 7, bei der die Schraubenachsen der Dehnschrauben (28) parallel zu der Hubrichtung des oberen Wagenteils (24) gegenüber dem unteren Wagenteil (25) angeordnet sind.