DE102008047299A1

DE102008047299A1 - Hydrostatische Lagerung

Info

Publication number: DE102008047299A1
Application number: DE102008047299A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Bauer; Thomas Gietl
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2010-04-15
Also published as: US8167491B2; WO2010031670A1; US20100067836A1

Abstract

Hydrostatische Lagerung von längsverschieblich angeordneten Maschinenteilen, mit Drucktaschen (15) für Hydraulikflüssigkeit zum Aufbauen eines hydrostatischen Drucks zwischen den beiden Maschinenteilen und mit an die Drucktaschen (15) anschließenden, von Spaltflächen der beiden Maschinenteile begrenzten Spalten (16) und mit einer Drainage (17) zur Aufnahme von aus den Spalten (16) abfließender Hydraulikflüssigkeit und mit einer zwischen den Maschinenteilen wirksam angeordneten, die Spalte (16) umgebenden Dichtung (18) gegen Austritt vn Hydraulikflüssigkeit, wobei ein umgebungsseitiger Abschnitt der Dichtung (18) zugleich ein Abschnitt der Drainage (17) ist, wobei dieser doppeltwirksame Abschnitt (21) aus einem für die Hydraulikflüssigkeit durchlässigen Material gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrostatische Lagerung von längsverschieblich angeordneten Maschinenteilen, insbesondere eine hydrostatische Profilschienenführung, bei der ein Führungswagen auf einer Führungsschiene hydrostatisch gelagert ist.
Aus WO 2004/020852 A1 beispielsweise ist eine hydrostatische Profilschienenführung bekannt geworden, bei der eine im Querschnitt etwa T-förmig ausgebildete Führungsschiene von dem Führungswagen umgriffen wird. Der Führungswagen weist einen Rücken und zu beiden Seiten der Führungsschiene gelegene, an den Rücken einstückig anschließende Schenkel auf, so dass der Führungswagen ein in etwa U-förmiges Querschnittsprofil aufweist. Die freien Enden jedes Schenkels sind mit Anschraubflanschen versehen, die aufeinander zu springen, so dass die T-förmige Führungsschiene umgriffen ist.
Bei dieser bekannten hydrostatischen Profilschienenführungen sind in bekannter Weise an dem Führungswagen Drucktaschen zum Aufbauen eines hydrostatischen Drucks zwischen der Führungsschiene und dem Führungswagen vorgesehen. Hydraulikflüssigkeit wird über eine externe Pumpe in die Drucktaschen hineingepumpt, so dass ein Druckpolster zwischen dem Führungswagen und der Führungsschiene aufgebaut wird. Die Hydraulikflüssigkeit strömt über Spalte ab, die an die Drucktaschen hydraulisch angeschlossen sind. Die Spalte sind begrenzt durch Spaltflächen, die an dem Führungswagen und an der Führungsschiene ausgebildet sind.
Diese bekannte hydrostatische Profilschienenführung ist ferner mit einer Drainage versehen, um aus den Spalten austretende Hydraulikflüssigkeit aufzunehmen. Die Drainage ist an einen Rücklaufkanal oder ein Reservoir angeschlossen, so dass die Hydraulikflüssigkeit wieder der Pumpe zugeführt und erneut in die Drucktaschen der hydrostatischen Profilschienenführungen hineingepumpt werden kann.
Ferner ist eine Dichtung vorgesehen, die gewährleistet, dass diese bekannte hydrostatische Profilschienenführung öldicht ist. Diese Dichtung ist wirksam zwischen dem Führungswagen und der Führungsschiene angeordnet. Sie weist Seitenabschnitte und Kopfabschnitte auf, wobei zwischen jedem Schenkel des Führungswagens und der Führungsschiene jeweils wenigstens einer der sich entlang der Führungsschiene erstreckenden Seitenabschnitte der Dichtung angeordnet ist. Zu beiden Kopfseiten des Führungswagen ist jeweils wenigstens einer der Kopfabschnitte der Dichtung quer zur Führungsschiene angeordnet. Diese Dichtung gewährleistet, das auch bei abgeschalteter Pumpe im Stillstand der hydrostatischen Profilschienenführung kein Öl in unerwünschter Weise austritt.
Die Anordnung der Drucktaschen, der Drainage sowie der umlaufenden Dichtung erfordert erheblichen Bauraum, der bei einer gegebenen Größe eines zu lagernden Maschinenteiles zulasten der Dimensionierung der Drucktaschen geht. In bestimmten Anwendungen ist eine größer ausgebildete Drucktasche wünschenswert, aber technisch nicht umsetzbar, weil der begrenzte Bauraum von der Drainage und von der Dichtung beansprucht wird. Diese Problematik betrifft insbesondere hydrostatische Profilschienenführungen, die im Normbauraum der Profilschienenwälzführungen gemäß DIN 645-1 liegen: oftmals be steht der Wunsch, Profilschienenwälzführungen durch hydrostatische Profilschienenführungen zu ersetzen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine hydrostatische Lagerung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, die auf einfache Art und Weise eine verbesserte Nutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die hydrostatische Profilschienenführung gemäß Anspruch 1 gelöst. Dadurch, dass ein umgebungsseitiger Abschnitt der Dichtung zugleich ein Abschnitt der Drainage ist, und dadurch, dass dieser doppeltwirksame Abschnitt aus einem für die Hydraulikflüssigkeit durchlässigem Material gebildet ist, kann ein erheblicher Bauraum für die Drainage und die Dichtung eingespart werden, so dass ein vergrößerter Bauraum zur Ausbildung der Drucktaschen zur Verfügung steht.
Eine einfache technische Umsetzung der Erfindung besteht darin, dass in bekannter Weise der Dränagekanal einem Unterdruck ausgesetzt ist, so dass Hydraulikflüssigkeit angesaugt wird. Wenn nun Hydraulikflüssigkeit aus den die Drucktaschen umgebenden Spalten abfließt, gelangte die Hydraulikflüssigkeit in die Drainage und wird von dort abgesaugt beispielsweise in ein Reservoir oder wird an eine externe Leitung angegeben und von dort einer externen Pumpe wieder zugeführt. Die Tatsache, dass der doppeltwirksame Abschnitt aus einem für Hydraulikflüssigkeit durchlässigem Material gebildet ist, ermöglicht in erfindungsgemäßer Weise einen Durchfluss der Hydraulikflüssigkeit durch die Dichtung in die Dränage.
Die aus den Spalten abfließende Hydraulikflüssigkeit wird in dem aus dem durchlässigen Material gebildeten Abschnitt der Dichtung zunächst aufgefangen. Die Tatsache, dass dieser Abschnitt der Dichtung zugleich einem Unterdruck ausgesetzt sein kann, ermöglicht somit ein Absaugen der Hydraulikflüssigkeit und verhindert ein unerwünschtes Austreten von Hydraulikflüssigkeit in die Umgebung.
Beispielsweise kann dieser doppeltwirksame Abschnitt aus einem Material gebildet sein, dass von einer Vielzahl von Poren durchsetzt ist, wie es beispielsweise bei einem geschäumten Material der Fall sein kann. Die Poren haben dann die Fähigkeit Hydraulikflüssigkeit aufzunehmen, wobei die Beschaffenheit der Poren jedoch so ist, dass bei Anlegen eines wenn auch leichten Unterdrucks die Hydraulikflüssigkeit aus den Poren abgesaugt werden kann.
Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Weiterbildung ist das eine Maschinenteil mit einem insbesondere als Dränagenut ausgebildeten Dränagekanal für Hydraulikflüssigkeit versehen, an den der doppeltwirksame Abschnitt der Dichtung angeschlossen ist. Der ohnehin oftmals vorgesehene Dränagekanal kann somit zugleich als Aufnahme für die Dichtung ausgebildet sein.
Die Dichtung kann vorzugsweise aus einem saugfähigen Material gebildet sein, wobei unter Beaufschlagung der Drainage mit Unterdruck Hydraulikflüssigkeit aus dem doppeltwirksamen Abschnitt der Dichtung gesaugt wird. Die saugfähige Beschaffenheit dieser Dichtung ermöglicht auch, dass bei abgeschaltetem hydrostatischen Druck keine Hydraulikflüssigkeit in unerwünschter Weise an die Umgebung abgegeben wird.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für hydrostatische Profilschienenführungen, bei der ein Führungswagen auf einer hydrostatischen Lagerung längsverschieblich angeordnet ist. Das eine Maschinenteil ist dann durch den Führungswagen gebildet, wobei das andere Maschinenteil durch die Führungsschiene gebildet ist. Der Führungswagen ist in bekannter Weise u-förmig ausgebildet, und mit einem Rücken und zwei Schenkeln versehen, mit denen die Führungsschiene teilweise umgriffen werden kann.
Bei einem erfindungsgemäß ausgeführten Führungswagen ist die Dichtung vorzugsweise zwischen dem Führungswagen und der Führungsschiene wirksam angeordnet, wobei die Dichtung mehrere Abschnitte aufweist: Seitenabschnitte und Kopfabschnitte, wobei zwischen jedem Schenkel und der Füh rungsschiene jeweils wenigstens einer der sich entlang der Führungsschiene erstreckenden Seitenabschnitte vorgesehen ist, wobei zu beiden Kopfseiten des Führungswagens jeweils wenigstens einer der Kopfabschnitte angeordnet ist, wobei die Führungsschiene teilweise umgriffen wird, und wobei wenigstens einer der Kopfabschnitte der Dichtung zugleich der Abschnitt der Drainage ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt vier Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße hydrostatische Profilschienenführung in perspektivischer Darstellung,
2 einen Querschnitt durch die hydrostatische Profilschienenführung aus 1,
3 einen teilweise Längsschnitt durch die hydrostatische Profilschienenführung und
4 eine Ausschnittsvergrößerung aus 3.
1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße hydrostatische Profilschienenführung. Ein Führungswagen 1 ist auf einer Führungsschiene 2 hydrostatisch gelagert. Der Führungswagen 1 ist an seinen beiden Stirnseiten jeweils mit einem Kopfstück 3, 4 versehen, wobei das Kopfstück 3 mit einem Druckanschluss 5 und das Kopfstück 4 mit einem Sauganschluss 6 für Hydraulikflüssigkeit versehen ist. Über eine hier nicht abgebildete Pumpe kann die Hydraulikflüssigkeit über den Druckanschluss 5 in das Kopfstück 3 und von dort über – ebenfalls nicht abgebildete – Stromregelventile in einen Tragkörper 7 des Führungswagens 1 gepumpt werden. Die Hydraulikflüssigkeit wird über den Sauganschluss 6 aus dem Führungswagen 1 abgesaugt und erneut der hier nicht abgebildeten Pumpe zugeführt.
Die Führungsschiene 2 weist einen etwa ambossförmigen Schienenkopf 8 auf, und einen Schienenfuß 9, wobei zwischen dem Schienenfuß 9 und dem Schienenkopf 8 ein eingeschnürter Fußabschnitt 10 ausgebildet ist. Der Schienenkopf 8 ist an seinen beiden Längsseiten jeweils mit 2 spitzwinklig zueinander angeordneten Lagerflächen 11, 12 versehen, die sich entlang der Längsachse der Führungsschiene 2 erstrecken.
Der 2 kann entnommen werden, dass der Tragkörper 7 einen Rücken 13 und zwei in parallelem Abstand zueinander angeordnete Schenkel 14 aufweist, wobei der Tragkörper 7 mit seinen beiden Schenkeln 14 die Führungsschiene 2 teilweise umgreift. An seinen den Lagerflächen 11, 12 der Führungsschiene 2 gegenüberliegenden Innenflächen ist der Tragkörper 7 jeweils mit einer Drucktasche 15 versehen, die sich entlang des Tragkörpers 7 erstreckt. An diese Drucktaschen 15 schließen hydraulisch Spalte 16 an. Über die Drucktaschen 15 wird ein hydrostatischer Druck zwischen dem Führungswagen 1 und der Führungsschiene 2 aufgebaut. Die so unter Druck gesetzte Hydraulikflüssigkeit strömt über die Spalte 16 unter Druckabfall ab und verlässt die Spalte 16 schließlich annähernd drucklos. Die Hydraulikflüssigkeit gelangt nach Austreten aus den Spalten 16 schließlich in eine Drainage 17, so dass alle Drucktaschen 15 an die Drainage 17 angeschlossen sind. Über die Drainage 17 wird die Hydraulikflüssigkeit in das Kopfstück 4 und von dort über den Sauganschluss 6 aus dem Führungswagen 1 abgesaugt.
Um zu gewährleisten, dass die Hydraulikflüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren kann, ist die erfindungsgemäße hydrostatische Profilschienenführung mit einer Dichtung 18 versehen. Diese Dichtung 18 ist umlaufend ausgebildet, in dem Sinn, dass die Dichtung 18 die Drainage 17 vollständig umfängt. Unter umfangen wird hier verstanden, dass die Hydraulikflüssigkeit die Drainage nur über die vorgesehenen Wege verlassen kann und somit nicht in unerwünschter Weise aus der hydrostatischen Profilschienenführung heraus leckt.
Die erfindungsgemäße Dichtung 18 setzt sich zusammen aus Seitendichtungen 19 und Kopfdichtungen 20, die jeweils einen umfangsseitigen Abschnitt der Dichtung 18 bilden. Allerdings wird erfindungsgemäß unter einem umfangsseitigen Abschnitt der Dichtung auch ein umfangsseitiger Teil der Kopfdichtung verstanden, so dass bei erfindungsgemäßen Varianten jede Kopfdichtung aus mehreren umfangsseitig hintereinander angeordneten Abschnitten gebildet sein kann.
Insbesondere der 2 kann entnommen werden, dass die Führungsschiene 2 im Fußabschnitt 10 an beiden Längsseiten der Führungsschiene 2 jeweils mit einer der Seitendichtungen 19 versehen ist.
Im Ausführungsbeispiel ist die Seitendichtung 19 durch eine Lippendichtung gebildet, die in an dem Fußabschnitt 10 der Führungsschiene 2 dichtend anliegt. Diese Seitendichtungen 19 erstrecken sich über den gesamten Verfahrweg des Führungswagens 1.
Die beiden Kopfdichtungen 20 sind in dem Führungswagen 1 angeordnet, und zwar in jeweils einem der beiden Kopfstücke 3, 4. 3 zeigt einen teilweise Querschnitt durch die Profilschienenführung mit der geschnittenen Kopfdichtung 20, die in vergrößerter Darstellung in 4 abgebildet ist.
4 zeigt deutlich einen Querschnitt durch die Kopfdichtung 20. Die erfindungsgemäße Kopfdichtung 20 ist hier aus einem porösen, saugfähigen Material gebildet. In den hier nicht weiter abgebildeten Poren kann Hydraulikflüssigkeit aufgenommen und daran gehindert werden, in unerwünschter Weise in die Umgebung abzufließen. Die Kopfdichtung 20 bildet hier einen umfangsseitigen Abschnitt der Dichtung 18, der zugleich ein Abschnitt der Drainage 17 ist; dieser Abschnitt wird nachstehend als doppeltwirksamer Abschnitt 21 bezeichnet. Der Abbildung ist zu entnehmen, dass die Kopfdichtung 20 in einer Drainage nut 22 der Drainage 17 angeordnet ist und mit ihrer der Führungsschiene 2 zugewandten Seite an der Führungsschiene 2 flächig anliegt.
Diese anliegende Seite der Kopfdichtung kann bei erfindungsgemäßen Varianten flüssigkeitsdicht beschichtet sein und flüssigkeitsdicht an die Führungschiene 2 angedrückt sein, so dass keine Hydraulikflüssigkeit – abgesehen von einer eventuell vorgesehenen Leckage- zwischen der Führungsschiene 2 und der Kopfdichtung 20 durchfließen kann.
Hydraulikflüssigkeit gelangt in die poröse Kopfdichtung 20 und kann sich in den Poren ablagern. Die Drainagenut 22 kann mit einem Unterdruck beaufschlagt werden. Unter der Wirkung des Unterdrucks wird die Hydraulikflüssigkeit aus der porösen Kopfdichtung 20 abgesaugt, wobei die Poren die Hydraulikflüssigkeit wieder freigeben. Das bedeutet, der doppeltwirksame Abschnitt 21 übernimmt zwei Funktionen: einerseits verhindert er unerwünschtes Austreten von Hydraulikflüssigkeit aus der Profilschienenführung; andererseits ist er Teil der Drainage 17, um Hydraulikflüssigkeit aus dem Führungswagen 1 heraus zu saugen und der externen Pumpe erneut zuzuführen. Die Integration der Dichtung in die Drainage bietet den Vorteil, dass mehr Raum für eine Vergrößerung der Drucktaschen 15 zur Verfügung steht.
Die Dichtung 18 kann bei erfindungsgemäßen Varianten umlaufend aus dem porösen, saugfähigen Material gebildet sein. In diesem Fall steht weiterer Bauraum für eine Vergrößerung der Drucktaschen zur Verfügung.

1: Führungswagen
2: Führungsschiene
3: Kopfstück
4: Kopfstück
5: Druckanschluss
6: Sauganschluss
7: Tragkörper
8: Schienenkopf
9: Schienenfuß
10: Fußabschnitt
11: Lagerfläche
12: Lagerfläche
13: Rücken
14: Schenkel
15: Drucktasche
16: Spalt
17: Drainage
18: Dichtung
19: Seitendichtung
20: Kopfdichtungen
21: doppeltwirksamer Abschnitt
22: Drainagenut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2004/020852 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 645-1 [0006]

Claims

Hydrostatische Lagerung von längsverschieblich angeordneten Maschinenteilen, mit Drucktaschen (15) für Hydraulikflüssigkeit zum Aufbauen eines hydrostatischen Drucks zwischen den beiden Maschinenteilen, und mit an die Drucktaschen (15) anschließenden, von Spaltflächen der beiden Maschinenteile begrenzten Spalten (16), und mit einer Drainage (17) zur Aufnahme von aus den Spalten (16) abfließender Hydraulikflüssigkeit, und mit einer zwischen den Maschinenteilen wirksam angeordneten, die Spalte (16) umgebenden Dichtung (18) gegen Austritt von Hydraulikflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass ein umgebungsseitiger Abschnitt der Dichtung (18) zugleich ein Abschnitt der Drainage (17) ist, wobei dieser doppeltwirksame Abschnitt (21) aus einem für die Hydraulikflüssigkeit durchlässigen Material gebildet ist.
Hydrostatische Lagerung nach Anspruch 1, bei der das eine Maschinenteil mit einer Drainagenut (22) für Hydraulikflüssigkeit versehen ist, an die der doppeltwirksame Abschnitt (21) der Dichtung (18) angeschlossen ist.
Hydrostatische Lagerung nach Anspruch 2, bei der der doppeltwirksame Abschnitt (21) der Dichtung (18) aus einem saugfähigen Material gebildet ist, wobei unter Beaufschlagung der Drainage (17) mit Unterdruck Hydraulikflüssigkeit aus dem doppeltwirksamen Abschnitt (21) der Dichtung (18) gesaugt wird.
Führungswagen (1) einer hydrostatischen Profilschienenführung mit einer hydrostatischen Lagerung gemäß Anspruch 1, wobei das eine Maschinenteil durch den Führungswagen (1) gebildet ist, der auf einer das andere Maschinenteil bildenden Führungsschiene (2) hydrostatisch lagerbar und im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, welcher Führungswagen (1) einen Rücken (13) und zwei Schenkel (14) aufweist, mit denen die Führungsschiene (2) teilweise umgriffen werden kann.
Führungswagen (1) nach Anspruch 4, wobei die Dichtung (18) zwischen dem Führungswagen (1) und der Führungsschiene (2) wirksam angeordnet ist, und wobei die Dichtung mehrere Abschnitte aufweist, die durch Seitenabschnitte und Kopfabschnitte gebildet sind, und wobei zwischen jedem Schenkel (14) und der Führungsschiene (2) jeweils wenigstens einer der sich entlang der Führungsschiene (2) erstreckenden Seitenabschnitte vorgesehen ist, und wobei zu beiden Kopfseiten des Führungswagens (1) jeweils wenigstens einer der Kopfabschnitte angeordnet ist, der quer zur Führungsschiene (2) angeordnet ist, und die Führungsschiene (2) teilweise umgreift, und wobei wenigstens einer der Kopfabschnitte der Dichtung (18) zugleich der Abschnitt der Drainage (17) ist.