DE10210265A1

DE10210265A1 - Fürhungsbetätigungsbasis für hohe Belastung

Info

Publication number: DE10210265A1
Application number: DE10210265A
Authority: DE
Inventors: Chang-Hsin Kuo; Tung-Hsing Chen
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-09
Also published as: US20030164054A1; JP2003211334A; DE10210265B4; JP3692375B2

Abstract

Führungsbetätigungsbasis für hohe Belastung mit einer Führungsvorrichtung (1), einem Träger (2) und einem Betätigungsmittel, wobei die Führungsvorrichtung (1) als U-förmige Leiste ausgebildet ist, während sie unten in der Mitte mit zwei unteren Rillen (11) und an den beiden Innenwänden mit je einer seitlichen Rille (12) versehen ist; und wobei der Träger zwischen den beiden Innenwänden der U-förmigen Führungsvorrichtung (1) vorgesehen ist, wobei dessen Länge kürzer ist als die Länge der Führungsvorrichtung (1), und wobei er mit Rillen versehen ist, die den unteren und seitlichen Rillen (11, 12) der Führungsvorrichtung (1) entsprechen, und wobei rollende Gegenstände zwischen den Rillen der Führungsvorrichtung (1) und des Trägers (2) angeordnet sind, und wobei der Träger (2) vorne und hinten mit je einem Umlaufmechanismus für die rollenden Gegenstände versehen ist, so dass der Träger (2) entlang den Rillen (11, 12) der Führungsvorrichtung (1) beweglich ist; und wobei das Betätigungsmittel die Kraft zur Bewegung des Trägers (2) überträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Führungsbetätigungsbasis für hohe Belastung, insbesondere eine, die sich für Werkzeugmaschinen, mechanische Arme, elektronische Anlagen und Automation eignet und hoch belastbar ist, wobei dessen Führungsleiste einen U-förmigen Querschnitt aufweist.

Die herkömmliche lineare Führungsbetätigungsbasis weist ein Paar von parallel zueinander verlaufenden linearen Gleitschienen auf, die an einer Hilfsbasis befestigt sind, wobei ein beweglicher Tisch an einem Gleitsitz der linearen Gleitschienen angeordnet ist. Eine Spindel oder ein Riemen dient als Betätigungsmittel, um die Hin- und Herbewegung des beweglichen Tisches zu ermöglichen. Diese Technik ist in der US 5,598,043 offenbart. Die Hilfsbasis ist normalerweise aus Gusseisen hergestellt, so dass die Herstellung schwierig ist und die Herstellungskosten sehr hoch sind. Um die Herstellungskosten zu verringern, ist die aus Gusseisen hergestellte Hilfsbasis in Form eines Aluminium-Profils hergestellt. Da Aluminium weicher ist, sind verschiedene Formen leicht herstellbar, so dass die Verarbeitungskosten niedriger sind. Das Aluminium hat aber niedrige Steifheit, so dass die Anforderungen an Geradlinigkeit und Parallelität schwierig erreichbar sind. Daher muss auf die geometrische Genauigkeit bei der Kalibrierung und Montage besonders geachtet werden.

In Fig. 5 ist eine in der US 5,273,381 offenbarte Ausführungsform dargestellt, bei der die linearen Gleitschienen und die Hilfsbasis erspart sind, wobei eine U-Führungsvorrichtung 1 aus Stahl verwendet ist. Die Führungsvorrichtung 1 ist an beiden Innenwänden mit Rillen 16 versehen, in denen Stahlkugeln 8 vorgesehen sind, wobei ein Träger 2 mithilfe der Stahlkugeln 8 entlang den Rillen 16 beweglich ist. Bei diesem Stand der Technik wird die Montagedauer reduziert und für die Montage ist nur eine geringe Erfahrung erforderlich, weil die U-förmige Führungsvorrichtung aus Stahl hergestellt ist, so dass die Steifheit besser und die Konstruktion einfacher ist. Wenn diese Führungsvorrichtung 1 mit schweren Gegenständen oder mit einer nach unten gerichteten Kraft F belastet ist, werden die beiden Seitenwände der U-förmigen Führungsvorrichtung nach außen ausgedehnt, so dass der Träger 2 sich geringfügig nach unten durchbiegt, wodurch die Genauigkeit der Führungsbetätigungsbasis verschlechtert ist und somit die Steifheit der Vorrichtung und die Positioniergenauigkeit nachteilig beeinflusst sind. Leider sind die meisten Führungsbetätigungsbasen nach dieser Richtung montiert. Ebenfalls sind die einachsige oder zweiachsige X-Y-Tisch Träger von oben nach unten belastet. Wird der Träger 2 mehr belastet, wird die Genauigkeit der Führungsbetätigungsbasis erheblich verschlechtert, sogar ist die Führungsbetätigungsbasis mit schweren Gegenständen nicht belastbar und somit unbrauchbar.

Von daher ist es Aufgabe der Erfindung, die oben 7 erwähnten Mängel zu beseitigen und eine Führungsbetätigungsbasis für hohe Belastung zu schaffen, bei der die Belastungsrichtung der Führungsvorrichtung geändert ist, um eine bessere Steifheit der Führungsbetätigungsbasis zu erreichen und somit die Genauigkeit der mechanischen Betätigung zu erhöhen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch eine Führungsbetätigungsbasis für hohe Belastung, die die in Ansprüchen 1 bis 6 angegebenen Merkmale besitzt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 einen Teilschnitt der Fig. 1;
Fig. 3 einen weiteren Teilschnitt der Fig. 1;
Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie A-A' der Fig. 1; und
Fig. 5 einen Querschnitt einer herkömmlichen Führungsbetätigungsbasis.
Bezugnehmend auf Fig. 1 wird die erfindungsgemäße Führungsbetätigungsbasis mittels einer Kugelumlaufspindel bewegt. Ein Motor (nicht gezeigt) ist an einem Verbindungssitz 42 eines Lagersitzes 4 befestigt, während Befestigungsbohrungen 422 zum Festschrauben des Motors dienen. Eine Motorwelle ist durch eine Rundbohrung 421 hindurchgesteckt. Eine Spindel 3 ist mit einem Gewinde 31 versehen und von Lagersitzen 4, 5 beschränkt, wobei die Spindel 3 links von Schrauben 92, einem Lagerring 93 und einer Befestigungsmutter 94 positioniert ist. Eine Wellenkupplung (nicht gezeigt) ist mit dem am Verbindungssitz 42 befestigten Motor verbunden. Beim Drehen des Motors wird die Spindel 3 mitgedreht, wobei ein Träger 2 außen an die Spindel 3 gesteckt ist. Der Träger 2 ist mit Innengewinde versehen, das dem Gewinde 31 der Spindel 3 entspricht, so dass der Träger 2 beim Drehen der Spindel 3 entlang der Führungsvorrichtung 1 nach links und rechts bewegbar ist.
Fig. 2 und 3 zeigen einen Teilschnitt der Fig. 1. Um die detaillierte Struktur zu veranschaulichen sind die Führungsvorrichtung 1 und die Endkappe 6 der Fig. 2 geschnitten, wobei der Ausschnitt mit schrägen Linien versehen ist. Außer der Führungsvorrichtung 1 und der Endkappe 6 wird noch der linke obere Teil des Trägers 2 in Fig. 3 ausgeschnitten, um die innere Konstruktion des Trägers 2 zu verstehen. Die Führungsvorrichtung 1 ist im wesentlichen als U-förmige Leiste ausgebildet, wobei sie unten in der Mitte mit zwei unteren Rillen 11 und an den beiden Innenwänden mit je einer seitlichen Rille 12 versehen ist, während der Träger 2 entsprechende Rillen aufweist, so dass die Stahlkugeln 8 zwischen Rillen der Führungsvorrichtung 1 und des Trägers 2 beweglich sind, um den gleitenden Reibungswiderstand dazwischen zu verringern. Um den Kreislauf der Stahlkugeln 8 zu ermöglichen, ist der Träger 2 mit Rücklaufbohrungen 21, 22 versehen. Ein halbzylindrisches Führungsstück 7 dient zur Erleichterung des Rücklaufs der Stahlkugeln 8. Der Träger 2 ist an beiden Seiten mit je einer Endkappe 6 versehen, die an beiden Seiten des Trägers 2 dadurch befestigt ist, dass die Schrauben 91 in die Gewindelöcher 25 eingedreht sind, so dass es ausgeschlossen ist, dass die laufenden Stahlkugeln 8 herunterfallen. Eine Montageplatte 23 dient zur Verbindung mit der zu bewegenden Vorrichtung, die durch Befestigungsbohrungen 24 befestigt ist. Die Befestigungsbohrungen 15 dienen zur Befestigung des Lagersitzes 4.
In Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A' der Fig. 1 dargestellt. Die Führungsvorrichtung 1 ist etwa U-förmig ausgebildet. Außer den unteren Rillen 11 und den seitlichen Rillen 12 weist die Führungsvorrichtung 1 an der Verbindungsfläche zwischen der Unterfläche 13 und der mechanischen Basis mehrere Montagelöcher 14 auf, um die Verbindung zwischen der vorliegenden Erfindung und der mechanischen Basis zu erleichtern und die Anwendung der vorliegenden Erfindung zu vereinfachen. Bei Anwendung ist es nur notwendig, dass die erfindungsgemäße Führungsbestätigungsbasis auf die zu positionierende Stelle gestellt und über die Montagelöcher 14 befestigt wird.
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung mit den unteren Rillen 11 der Führungsvorrichtung 1 und den Rillen 26 des Trägers 2 versehen. Die Spindel 3 dient zum Tragen der axialen Belastung der Spindel 3, wobei das Gesamtgewicht des zu tragenden Gegenstands auf dem Träger 2 von den unteren Rillen 11, 12 und den Stahlkugeln 8 getragen werden muss. Bei der vorliegenden Erfindung sind die unteren Rillen 11 der Führungsvorrichtung 1 an der unteren Innenseite vorgesehen, so dass ein ausgezeichnetes Belastungsvermögen in Richtung nach unten bezüglich Fig. 4 vorhanden ist. Ohne den unteren Rillen 11 in Fig. 4 würde das Gewicht des zu tragenden Gegenstands völlig von den seitlichen Rillen 12 getragen. Die Kraftausübung auf die seitlichen Rillen 12 stellt eine seitliche Teilkraft her, so dass sich die beiden Seitenarme der U-förmigen Führungsvorrichtung 1 nach außen ausdehnen, wodurch der ganze Träger 2 geringfügig nach unten geht und somit die Steifheit der ganzen Konstruktion verschlechtert ist. Bei der vorliegenden Erfindung können die unteren Rillen 11 die Hauptlast tragen, wobei der Abstand zwischen den unteren Rillen 11 und der zur Montage dienenden Unterfläche 13 kurz ist, außerdem ist die Konstruktion fest und massiv, so dass die strukturelle Steifheit ausgezeichnet ist. Der Schnittwinkel A zwischen der Kraftrichtung der seitlichen Rille 12 und der Kraftrichtung der unteren Rille 11 beträgt zwischen 105° und 150°. Daher besitzt die vorliegende Erfindung nicht nur in der vertikalen Richtung, sondern auch in der horizontalen Richtung eine ausgezeichnete Konstruktionsfestigkeit.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten. Insbesondere wird der Schutzumfang der Erfindung durch die Ansprüche festgelegt.

Claims

1. Führungsbetätigungsbasis für hohe radiale Belastung, die wenigstens aufweist:
eine Führungsvorrichtung (1), die als U-förmige Leiste ausgebildet ist, wobei sie in der Mitte des Bodens mit zwei Rillen (11) und an der beiden Innenwänden mit je einer seitlichen Rille (12) versehen ist;
einen Träger (2), der zwischen beiden Innenwänden der U-förmigen Führungsvorrichtung (1) vorgesehen ist, wobei dessen Länge kürzer ist als die Länge der Führungsvorrichtung (1), und wobei er mit Rillen versehen ist, die den unteren und seitlichen Rillen (11, 12) der Führungsvorrichtung (1) entsprechen, und wobei rollende Gegenstände zwischen den Rillen der Führungsvorrichtung (1) und des Trägers (2) angeordnet sind, und wobei der Träger (2) vorne und hinten mit je einem Umlaufmechanismus für die rollenden Gegenstände versehen ist, so dass der Träger (2) entlang den Rillen (11, 12) der Führungsvorrichtung (1) beweglich ist; und
ein Betätigungsmittel, das die Kraft zum Bewegen des Trägers (2) überträgt.

2. Führungsbetätigungsbasis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittwinkel (A) zwischen der Kraftrichtung der seitlichen Rille (12) und der Kraftrichtung der unteren Rille (11) zwischen 105° und 150° beträgt.

3. Führungsbetätigungsbasis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel als Spindel (3) ausgebildet ist, wobei der Träger (2) mit Innengewinde versehen ist, das dem Gewinde (31) der Spindel (3) entspricht.

4. Führungsbetätigungsbasis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (3) als Kugelumlaufspindel ausgebildet ist.

5. Führungsbetätigungsbasis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmige Führungsvorrichtung (1) unten mit Montagelöchern (14) versehen ist, um die Befestigung der hoch belasteten Führungsbetätigungsbasis an der mechanischen Vorrichtung zu erleichtern.

6. Führungsbetätigungsbasis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rollenden Gegenstände als Kugeln oder Wellen ausgebildet ist.