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Die Erfindung betrifft eine Führungsschiene gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus
DE 10 2014 220 587 A1 ist eine Führungsschiene für ein Linearwälzlager bekannt, welche mit einem gesonderten Kühlkörper versehen ist. Der Kühlkörper bildet zusammen mit der Führungsschiene Kühlkanäle, durch welche ein Kühlfluid geleitet wird, um die Temperatur der Führungsschiene auf einen vorgegebenen Sollwert einzustellen. Derartige Führungsschienen werden beispielsweise in Werkzeugmaschinen verwendet, um eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit zu erzielen.
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Aus der
DE 101 07 255 C1 ist die Führungsschiene einer Gleitführung bekannt, welche mit mehreren Schraubbolzen an einem Grundkörper befestigt ist. Die Schraubbolzen durchsetzen jeweils einen ersten Durchbruch in der Führungsschiene. Unmittelbar in der einstückigen Führungsschiene ist ein erster und ein zweiter Kühlkanal ausgebildet, wobei der erste und der zweite Kühlkanal auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Durchbrüche angeordnet sind. Es ist schwierig, derartige Kühlkanäle in die Führungsschiene eines Linearwälzlager zu bohren, weil diese aus härtbarem Stahl besteht, wobei die Kühlkanäle bei großer Länge einen kleinen Durchmesser aufweisen müssen. Mit oder oben erläuterten mehrteiligen Führungsschiene wird die schwierige Bohrung vermieden.
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Die
US 2008/0 193 064 A1 zeigt eine Führungsschiene eines Linearwälzlagers, welche mit einer Vielzahl von Schraubbolzen an einem Grundkörper befestigt ist. Die Schraubbolzen durchsetzen jeweils einen zugeordneten ersten Durchbruch in der Führungsschiene.
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Die
CN 203 214 611 U zeigt die Führungsschiene eines Linearwälzlager, bei der gesonderte Kühlstäbe oder gesonderte Kühlrohre in die Führungsschiene eingesetzt sind. Die Führungsschiene ist schwer herstellbar. Die notwendigen langen und dünnen Bohrungen sollen mit der vorliegenden Erfindung gerade vermieden werden.
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Die
JP 2015-175 422 A zeigt die Führungsschiene eines Linearwälzlager, wobei gesonderte Kühlrohre in nach außen offene Nuten der Führungsschiene eingelegt sind. Die vorliegende Erfindung ist demgegenüber einfacher herstellbar, insbesondere wenn die Führungsschiene in großen Stückzahlen benötigt wird. Mit der vorliegenden Erfindung kann darüber hinaus ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Kühlmedium und der Führungsschiene erreicht werden, so dass die Kühlwirkung besser ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Führungsschiene mittels gesonderter Schraubbolzen an einem Grundkörper befestigbar ist, wobei der gesonderte Kühlkörper dennoch eine gute Kühlwirkung entfaltet.
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Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass die Führungsschiene mehrere erste Durchbrüche zur Aufnahme von Schraubbolzen aufweist, welche entlang der Längsachse verteilt angeordnet sind, wobei der Kühlkörper zweite Durchbrüche aufweist, welche jeweils einen zugeordneten ersten Durchbruch fluchtend fortsetzen, wobei der erste und der zweite Kühlkanal auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Durchbrüche angeordnet sind.
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Die Führungsschiene besteht vorzugsweise aus Stahl. Vorzugsweise ist die Führungsschiene zumindest im Bereich der Laufflächen gehärtet. Der erste und/oder der zweite Kühlkanal sind vorzugsweise als geschlossene Kanäle ausgebildet. Sie können den Vor- und den Rücklauf eines Kühlkreislaufs bilden, in dem ein Kühlfluid umläuft. Sie können aber auch in der gleichen Richtung durchflossen werden. Das Kühlfluid ist vorzugsweise eine Flüssigkeit, welche höchst vorzugsweise Wasser und/oder Öl enthält.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Kühlkörper, mit Ausnahme der zweiten Durchbrüche, entlang der Längsachse eine konstante Querschnittsform aufweist, wobei er aus Aluminium besteht. Ein derartiger Kühlkörper ist besonders kostengünstig. Der Kühlkörper ist vorzugsweise im Strangpressverfahren hergestellt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Führungsschiene eine Bodenfläche aufweist, welche von den ersten Durchbrüchen durchsetzt wird, wobei der Kühlkörper an der Bodenfläche anliegt. Damit kann der Kühlkörper zwischen der Bodenfläche und dem Grundkörper, an dem die Führungsschiene montiert ist, geklemmt werden, so dass der Wärmeübergang zwischen dem Kühlkörper und der Führungsschiene besonders gut ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Bodenfläche im Bereich der ersten Durchbrüche von einer ersten Nut gebildet wird, welche sich entlang der Längsachse erstreckt, wobei der Kühlkörper zumindest abschnittsweise in der ersten Nut aufgenommen ist. Eine derartige Führungsschiene benötigt besonders wenig Bauraum. Sie kann insbesondere mit den gleichen Abmessungen ausgeführt werden wie eine ungekühlte Führungsschiene. Vorzugsweise ist der Kühlkörper vollständig in der ersten Nut aufgenommen.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Bodenfläche den ersten und den zweiten Kühlkanal zumindest abschnittsweise begrenzt. Damit kommt das Kühlfluid in unmittelbaren Kontakt mit der Führungsschiene, so dass der Wärmeübergang zwischen der Führungsschiene und dem Kühlfluid besonders gut ist. Vorzugsweise begrenzt die erste Nut den ersten und den zweiten Kühlkanal jeweils zumindest abschnittsweise.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Kühlkörper im Querschnitt betrachtet ein Mittelteil aufweist, von dem quer zur Längsachse zwei gegenüberliegende Flügel abstehen, wobei die zweiten Durchbrüche das Mittelteil durchsetzen, wobei die Flügel den ersten bzw. zweiten Kühlkanal jeweils abschnittsweise begrenzen. Diese Ausführungsform ist besonders Platz sparend. Vorzugsweise ist zwischen den Flügeln und der ersten Nut jeweils eine Dichtung angeordnet. Vorzugsweise ist zwischen der Basis und der ersten Nut zumindest eine Dichtung angeordnet.
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Es kann vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Kühlkanal ausschließlich von dem Kühlkörper begrenzt werden. Die Kühlkanäle können dadurch besonders dicht ausgebildet werden. Ein Austritt von Kühlfluid ist nicht zu befürchten. Der Kühlkörper ist vorzugsweise einstückig ausgebildet.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Kühlkörper mit der Führungsschiene stoffschlüssig verbunden ist. Hierdurch kann sicher vermieden werden, dass sich der Kühlkörper von der Führungsschiene löst, insbesondere dann, wenn die Führungsschiene nicht am zugeordneten Grundkörper montiert ist. Vorzugsweise ist der Kühlkörper mit der ersten Nut stoffschlüssig verbunden. Die genannte stoffschlüssige Verbindung kann durch Kleben, Löten oder Schweißen hergestellt sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Führungsschiene zumindest eine Stirnfläche aufweist, welche senkrecht zur Längsachse ausgerichtet ist, wobei in der Stirnfläche eine zweite Nut angeordnet ist, welche einen zugeordneten Fluidanschluss mit dem ersten und/oder dem zweiten Kühlkanal verbindet. Hierdurch wird auf besonders einfache und Platz sparende Weise eine Verbindung zwischen den Kühlkanälen und dem Fluidanschluss bereitgestellt. Die zweite Nut ist vorzugsweise mit einem Deckel abgedeckt, so dass sie zusammen mit dem Deckel einen geschlossenen Kanal bildet.
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Schutz wird außerdem beansprucht für eine Baugruppe bestehend aus einer erfindungsgemäßen Führungsschiene und einem Grundkörper, wobei die Führungsschiene an dem Grundkörper anliegt, wobei die ersten und die zweiten Durchbrüche jeweils von einem zugeordneten Schraubbolzen durchsetzt werden, welcher in den Grundkörper eingeschraubt ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper eine dritte Nut aufweist, welche sich parallel zur Längsachse erstreckt, wobei der Kühlkörper zumindest abschnittsweise in der dritten Nut aufgenommen ist. Die dritte Nut ist mithin in einem Bereich des Grundkörpers angeordnet, der ohnehin einer Span abhebenden Bearbeitung unterzogen wird. Sie kann dementsprechend kostengünstig hergestellt werden. Der Kühlkörper kann vollständig in der dritten Nut aufgenommen sein, wobei an der Führungsschiene keine zweite Nut vorgesehen ist.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 einen Querschnitt einer Führungsschiene gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 einen Querschnitt einer Führungsschiene gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 einen Teilquerschnitt einer Führungsschiene gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
- 4 einen Längsschnitt einer Führungsschiene gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
- 5 einen Querschnitt der Führungsschiene nach 4;
- 6 eine Seitenansicht der Führungsschiene nach 4; und
- 7 einen Querschnitt einer Führungsschiene gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt einen Querschnitt einer Führungsschiene 20a gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Schnittebene der
1 verläuft senkrecht zur Längsachse 11 durch die Mittelachse eines ersten Durchbruchs 24. Auf der Führungsschiene 20a ist ein Führungswagen 15 montiert, der beispielsweise gemäß der
EP 2 110 571 B1 ausgebildet sein kann. Der Führungswagen 15 hat vorliegend vier Reihen von endlos umlaufenden Wälzkörpern, welche jeweils auf einer zugeordneten Lauffläche 23 an der Führungsschiene 20a abwälzen. Die Führungsschiene 20a besteht aus Stahl, wobei sie vorzugsweise im Induktionsverfahren oberflächengehärtet ist. Die Führungsschiene 20a wird von einer Vielzahl von ersten Durchbrüchen 24, die als Stufenbohrungen ausgebildet sind, durchsetzt. Die ersten Durchbrüche 24 sind parallel zueinander entlang der Längsachse 11 regelmäßig verteilt angeordnet. Die ersten Durchbrüche 24 sind zur Aufnahme von Schraubbolzen in Form von Zylinderkopfschrauben ausgebildet. Sie durchsetzen eine Bodenfläche 25 unten an der Führungsschiene 20a, welche als Anlagefläche für einen Grundkörper dient (vgl.
7). Die Führungsschiene 20a und der Führungswagen 15 sind spiegelsymmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene 16 ausgebildet, welche parallel zur Längsachse 11 verläuft.
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Die Bodenfläche 25 wird abschnittsweise von einer ersten Nut 21 gebildet, welche sich mit einer konstanten, vorliegend rechteckigen Querschnittsform entlang der Längsachse 11 erstreckt. Die erste Nut 21 erstreckt sich über die gesamte Länge der Führungsschiene 20a, wobei sie gewünschtenfalls an ihren beiden in Richtung der Längsachse gegenüberliegenden Enden verschlossen ist. In der ersten Nut 21 ist ein Kühlkörper 30a aufgenommen. Der Kühlkörper 30a ist derart an die erste Nut 21 angepasst, dass die Berührfläche zwischen dem Kühlkörper 30a und der Führungsschiene 20a maximal ist. Vorzugsweise ist der Kühlkörper 30a mit geringer Vorspannung in die erste Nut 21 eingebaut. Es ist auch denkbar, dass zwischen dem Kühlkörper 30a und der Führungsschiene 20a eine Wärmeleitpaste eingebracht ist. Der Kühlkörper 30a hat eine Vielzahl von zweiten Durchbrüchen 34, welche jeweils einen zugeordneten ersten Durchbruch 24 derart fluchtend fortsetzen, dass der betreffende Schraubbolzen durch den ersten und den zweiten Durchbruch 24; 34 hindurch gesteckt werden kann.
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Links und rechts neben den zweiten Durchbrüchen 34 ist ein erster bzw. ein zweiter Kühlkanal 31; 32 angeordnet. Der erste und der zweite Kühlkanal 31; 32 sind im Querschnitt betrachtet jeweils kreisrund ausgebildet, wobei der Kühlkörper 30a die genannten Kühlkanäle 31; 32 vollständig begrenzt. Der entsprechende Durchmesser ist so groß gewählt, dass die verbleibenden Wanddicken des Kühlkörpers 30a minimiert sind, um den Wärmeübergang zur Führungsschiene zu verbessern. Mit Ausnahme der zweiten Durchbrüche 34 und des ersten und des zweiten Kühlkanals 31; 32 füllt der Kühlkörper 30a die erste Nut 21 vollständig aus. Der erste Kühlkörper 30a wird vorzugsweise im Fräsverfahren hergestellt. Die Querschnittsform des Kühlkörpers 30 ist, mit Ausnahme der zweiten Durchbrüche 34, entlang der Längsachse 11 konstant ausgebildet. Der Kühlkörper 30a besteht vorzugsweise aus Aluminium oder Kupfer.
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2 zeigt einen Querschnitt einer Führungsschiene 20b gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. In den 1 und 2 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Die Querschnittsform des Kühlkörpers 30b wurde auf die kostengünstige Herstellung im Aluminium-Strangpressverfahren hin optimiert. Er hat dementsprechend weitgehend konstante Wanddicken. Es versteht sich, dass die zweiten Durchbrüche 34 nach dem Strangpressen gebohrt werden. Gegenüber der ersten Ausführungsform wurde die Höhe des Kühlkörpers 30b vergrößert, wobei die Ecken des Kühlkörpers 30b im Bereich der Laufflächen 23 abgeschrägt wurden. Die Querschnittsform der ersten Nut 21 wurden an die veränderte Außenform des Kühlkörpers im Wesentlichen spielfrei angepasst, um einen optimalen Wärmeübergang zu erzielen. Die Querschnittsform des ersten und des zweiten Kühlkanals 31; 32 wurden derart an die Außenform des Kühlkörpers angepasst, dass sich die bereits angesprochenen konstanten Wanddicken ergeben. Hierdurch kann einerseits ein großer Kühlmittelstrom durch den Kühlkörper 30b geleitet werden. Andererseits wird wenig Material für den Kühlkörper 30b benötigt. Außerdem wird Verzug beim Strangpressen vermieden.
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3 zeigt einen Teilquerschnitt einer Führungsschiene 20c gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die dritte Ausführungsform ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. In den 1 und 3 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Die erste Nut 21 ist rechteckig mit verrundeten Ecken 28 ausgebildet, wobei der Kühlkörper 30c im Bereich der genannten Ecken mit einer Abschrägung 37 versehen ist. Der Kühlkörper 30c ist an seinen gegenüberliegenden Seitenflächen jeweils über eine Klebeschicht 38 stoffschlüssig mit der ersten Nut 21 verbunden. Zur Einstellung der Dicke und der Breite der Klebeschicht 38 ist der Kühlkörper 30c mit einer Ausnehmung für die Klebeschicht 38 versehen. Abseits der Klebeschicht 38 liegt der Kühlkörper 30c unmittelbar an der Führungsschiene 20c an.
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4 zeigt einen Längsschnitt einer Führungsschiene 20d gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die vierte Ausführungsform ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. In den 1; 4; 5 und 6 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Zu erkennen sind die ersten und die zweiten Durchbrüche 24; 34, welche gleichmäßig verteilt entlang der Längsachse 11 angeordnet sind. Der Kühlkörper 30d erstreckt sich über die gesamte Länge der Führungsschiene 20d. Die Führungsschiene 20d hat zwei gegenüberliegende, ebene Stirnflächen 26, welche senkrecht zur Längsachse ausgerichtet sind. Die vorstehenden Erläuterungen treffen auch für die erste bis dritte Ausführungsform zu.
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5 zeigt einen Querschnitt der Führungsschiene nach 4. Im Gegensatz zur ersten bis dritten Ausführungsform wird der erste und der zweite Kühlkanal 31; 32 jeweils vom Kühlkörper 30d und von der Führungsschiene 20d gemeinsam begrenzt. Hierdurch verbessert sich der Wärmeübergang vom Kühlfluid in den Kühlkanälen 31; 32 zur Führungsschiene 20d.
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Der Kühlkörper 30d hat ein Mittelteil 35, welches von den zweiten Durchbrüchen 34 durchsetzt wird. Von dem Mittelteil 35 stehen nach links und nach rechts jeweils ein Flügel 36 ab, welcher einen zugeordneten Kühlkanal 31; 32 begrenzt. Die Flügel 36 sind jeweils als ebene Platte mit konstanter Dicke ausgebildet. Der Kühlkörper 30d hat insgesamt die Form des Buchstaben „T“, welcher auf dem Kopf steht. Zwischen dem Kühlkörper 30d und der Führungsschiene 20d können Dichtungen (Nr. 41 in 6) angeordnet sein, um den Austritt von Kühlfluid zu verhindern. Die erste Nut 21 ist rechteckig mit abgeschrägten Ecken ausgebildet, wobei die Ecken auch scharfkantig oder verrundet ausgebildet sein können.
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6 zeigt eine Seitenansicht der Führungsschiene 20d nach 4. Die Ansichtsebene ist parallel zur Stirnfläche 26 ausgerichtet, wobei der dort vorhandene Deckel abgenommen ist. In der Stirnfläche 26 ist eine sich gabelförmig zum ersten und zum zweiten Kühlkanal 31; 32 verzweigende zweite Nut 22 angeordnet. Die zweite Nut wird von dem angesprochenen (nicht dargestellten) Deckel fluiddicht abgedeckt, wobei der Deckel mit der Gewindebohrung 40 verschraubt ist. An der mit der Bezugsziffer 27 bezeichneten Stelle ist ein Fluidanschluss in dem Deckel vorgesehen, über welchen Kühlfluid in die zweite Nut 22 und mithin in den ersten und den zweiten Kühlkanal 31; 32 eingeleitet werden kann. Die zweite Nut 22 hat eine konstante Tiefe und eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform.
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Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform werden beide Kühlkanäle 31; 32 in der gleichen Richtung durchströmt, wobei beide Stirnflächen 26 in der gleichen Weise mit einem Fluidanschluss versehen sind. Es ist aber auch denkbar, beide Fluidanschlüsse an einer einzigen Stirnfläche 26 der Führungsschiene 20d anzuordnen, so dass der erste und der zweite Kühlkanal 31; 32 in entgegengesetzte Richtungen durchströmt werden. Es versteht sich, dass der Verlauf der zweiten Nut 22 entsprechend anzupassen ist.
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7 zeigt einen Querschnitt einer Führungsschiene 20e gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Die fünfte Ausführungsform ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. In den 1 und 7 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Anstelle der ersten Nut in der Führungsschiene ist nunmehr eine dritte Nut 14 in dem Grundkörper 12 vorgesehen, mit dem die Führungsschiene 20e verschraubt ist. Die Breite der dritten Nut 14 ist kleiner als die Breite der Führungsschiene 20e gewählt, damit die Führungsschiene 20e am Grundkörper 12 anliegt. Im Grundkörper 12 ist eine Gewindebohrung 17 vorgesehen, in welcher ein (nicht dargestellter) Schraubbolzen eingeschraubt wird, welcher in Form einer Zylinderkopfschraube ausgebildet ist. Der Schraubbolzen durchsetzt dabei den ersten und den zweiten Durchbruch 24; 34. Der Grundkörper 12 wird beispielsweise vom Maschinenbett einer Werkzeugmaschine gebildet.
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Der erste und der zweite Kühlkanal 31; 32 sind jeweils in Form einer Nut ausgebildet, welche von der Führungsschiene 20e fluiddicht überdeckt wird. Die Querschnittsform der genannten Nut ist rechteckig ausgebildet, wobei andere Querschnittsformen ebenfalls verwendbar sind. Zu beiden Seiten neben der Nut ist j eweils eine Dichtung 41 zwischen dem Kühlkörper 30e und der Führungsschiene 20e angeordnet, um zu verhindern, dass dort Kühlfluid austritt.
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Es versteht sich, dass die erste und die fünfte Ausführungsform auch derart miteinander kombiniert werden können, dass sowohl die erste als auch die dritte Nut vorhanden ist, wobei der Kühlkörper sowohl in der ersten als auch in der dritten Nut aufgenommen ist.
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Bezugszeichen
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- 10
- Baugruppe
- 11
- Längsachse
- 12
- Grundkörper
- 14
- dritte Nut
- 15
- Führungswagen
- 16
- Symmetrieebene
- 17
- Gewindebohrung
- 20a
- Führungsschiene (erste Ausführungsform)
- 20b
- Führungsschiene (zweite Ausführungsform)
- 20c
- Führungsschiene (dritte Ausführungsform)
- 20d
- Führungsschiene (vierte Ausführungsform)
- 20e
- Führungsschiene (fünfte Ausführungsform)
- 21
- erste Nut
- 22
- zweite Nut
- 23
- Lauffläche
- 24
- erster Durchbruch
- 25
- Bodenfläche
- 26
- Stirnfläche
- 27
- Fluidanschluss
- 28
- verrundete Ecke
- 30a
- Kühlkörper (erste Ausführungsform)
- 30b
- Kühlkörper (erste Ausführungsform)
- 30c
- Kühlkörper (erste Ausführungsform)
- 30d
- Kühlkörper (erste Ausführungsform)
- 30e
- Kühlkörper (erste Ausführungsform)
- 31
- erster Kühlkanal
- 32
- zweiter Kühlkanal
- 34
- zweiter Durchbruch
- 35
- Mittelteil
- 36
- Flügel
- 37
- Abschrägung
- 38
- Klebeschicht
- 40
- Gewindebohrung
- 41
- Dichtung
