DE1273917B - Schlittenfuehrung fuer Werkzeugmaschinen od. dgl. - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES MjtVm PATENTAMT Int. CL:

F16c

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 47 b-31

Nummer: 1273 917

Aktenzeichen: P 12 73 917.2-12 (M 50317)

Anmeldetag: 15. September 1961

Auslegetag: 25. Juli 1968

Die Erfindung betrifft eine Schlittenführung für Werkzeugmaschinen od. dgl.

Die bisher bei Werkzeugmaschinen noch immer vorherrschenden einfachen Gleitbahnführungen, bei denen der Schlitten auf dem festen Maschinenbett mittels einer flachen oder prismatischen Gleitbahn geführt wird, genügen bekanntlich den immer höher werdenden Ansprüchen an möglichst reibungs- und spielfreie Verschiebung und genaue Einstellung nicht mehr. Insbesondere ist die Verschiebung eines Schlittens mit sehr geringer Geschwindigkeit oder um sehr kleine Wegstrecken infolge der als »stick slip« bezeichneten Klebereibung äußerst schwierig. Man erhält dabei an Stelle einer gleichförmigen Verschiebungsbewegung ein in sehr kleinen Dimensionen ruckartiges Gleiten, worunter die Oberflächengüte des zu bearbeitenden Werkstückes sowie die Einstellgenauigkeit auf eine bestimmte Position leiden. Dies ist vor allem bei modernen automatischen Werkzeugmaschinen mit selbsttätiger Positionierung sehr unerwünscht.

Man hat daher bereits vorgeschlagen, die einfachen Gleitbahnführungen durch Wälzkörperführungen zu ersetzen, bei denen rollen- oder kugelförmige Wälzkörper zwischen am Schlitten bzw. am Schlittenträger befestigten, mit Wälzkörperlaufbahnen versehenen Leisten gelagert sind. Die Wälzkörper sind dabei zwischen den gehärteten Laufbahnleisten in stab- oder kettenartigen Käfigen geführt. Bei den bekannten Wälzkörperführungen dieser Art werden die gegen eine Fläche aufliegenden Laufbahnleisten mittels Schrauben an den zugehörigen Maschinenkörpern befestigt. Solche Führungen arbeiten zwar mit weniger Reibung und Spiel als die Gleitbahnführungen, aber sie haben den Nachteil, daß sie unter der Bedingung einer festen Kraftaufnahme nur in einer Richtung belastet werden dürfen. Bei wechselnder Belastungsrichtung sind sie entsprechend der Dehnung der Schrauben, welche die Kraft in einer Richtung aufnehmen müssen, elastisch. Die Wälzkörper tragen praktisch auch nur in der Nähe der Leistenbefestigungsschrauben, während sich die wegen des geringen möglichen Querschnittes nicht genügend starren Leisten zwischen den Schrauben beim Auftreten von Belastungen durchbiegen.

Es ist bei derartigen Schlittenführungen auch bereits bekannt, die Laufbahnleisten durch konische Verjüngung und längsverschiebbare Lagerung mindestens einer Laufbahnleiste in der zugehörigen, entsprechend konisch verjüngten Nut des Schlittens oder Schlittenträgers einstellbar zu machen. Hierbei wurde aber nur eine rechteckige Querschnittsform der Lauf-Schlittenführung

für Werkzeugmaschinen od. dgl.

Anmelder:

Alois Moosmann,

7000 Stuttgart-Birkach, Muttergartenweg 11

Als Erfinder benannt:

Alois Moosmann, 7000 Stuttgart-Birkach

bahnleisten und Nuten verwendet. Bei solchen Führungen ist ein spielfreier Sitz der Laufbahnleisten wegen der dafür erforderlichen genauen Passung nur schwierig und mit erheblichem Aufwand herzustellen. Schlittenführungen dieser Art sind praktisch auch

_ao nur dann anwendbar, wenn die Kraftrichtung und das Eigengewicht des Schlittens im wesentlichen richtungsgleich sind. Eine Umkehrung der Kraftrichtung ist nur bei Kräften möglich, welche erheblich geringer als das Eigengewicht des Schlittens sind. Es ist zwar

a5 früher schon eine Drehbank mit einfachen Gleitbahnführungen bekanntgeworden, bei denen der in das Trägerteil hineinragende Fuß der Führungsleiste und die entsprechende Nut im Trägerteil trapezförmige Querschnitte haben, um einen festen Sitz der Führungsleiste im Trägerteil zu erzielen. An dieser Ausbildung ist aber die Fachwelt, wie die weitere Entwicklung der Technik zeigt, offensichtlich vorbeigegangen, ohne deren Nutzen für Schlittenführungen mit Wälzkörpern und verstellbaren Laufbahnleisten zu erkennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit Wälzkörpern und verstellbaren Laufbahnleisten arbeitenden Schlittenführungen so zu verbessern und auszubilden, daß die Nachteile der bisher bekannten Wälzkörperführungen vermieden und darüber hinaus weitere Vorteile erzielt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Laufbahnleisten und die zugehörigen tieferen Nuten des Schlittens bzw. des Schlittenträgers in an sich bekannter Weise trapezförmige Querschnitte haben und die Laufbahnen der Wälzkörper in die breitere Basis des Trapezquerschnittes der Laufbahnleisten eingearbeitet sind, während die in ihrer Nut längsverschiebbare und einstellbare Laufbahnleiste und deren Nut über die Länge ihrer Seitenflächen konisch verjüngt sind. Eine derartige Wälzkörper-Schlittenführung gewährleistet eine völlig starre Aufnahme, der Kräfte

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an allen Stellen ihrer Länge und eignet sich sowohl Querschnitt, aber sie ist, wie F i g. 2 zeigt, über die für die Erzielung einer beliebigen Vorspannung als Länge ihrer Seitenflächen konisch verjüngt und in auch für Arbeiten mit beliebigem Wechsel der Kraft- einer entsprechend über ihre Länge konisch verrichtung, wobei eine sehr große Arbeitsgenauigkeit jungten Nut 12 des Schlittenträgers 2 längsvererreicht wird. Durch die Einbettung der im Quer- 5 schiebbar und einstellbar gelagert. Die axiale Verschnitt trapezförmigen Laufbahnleisten in entspre- Schiebung der konischen Laufbahnleiste 11 wird chend trapezförmige Nuten des Schlittens bzw. des zweckmäßig durch eine Schraube 13 bewirkt. Die Schlittenträgers werden die Anforderungen der Praxis Steigung der- konischen Laufbahnleiste 11 in der prisan eine möglichst unelastische Verbindung, der Lauf- matischen Nut 12 kann zweckmäßig 1:200 bis bahnleisten mit den betreffenden Maschinenkörpern io 1 : 300 betragen, ohne daß die Erfindung auf diesen einwandfrei und bezüglich aller möglichen Richten- Wert beschränkt ist. Der Seitenwinkel der Prismen 3, gen der aufzunehmenden Kräfte erfüllt. Da die Wälz- 6,12 beträgt beispielsweise 60°, er kann aber auch körper hierbei überall eine feste Auflage haben, er- größer oder kleiner gewählt werden, hält man über die ganze Länge der Führung eine Zwischen den Laufbahnflächen der Laufbahngleichmäßige und unnachgiebige Tragfähigkeit. Ein 15 leisten 4 und 7 sind die Wälzkörper vorzugsweise in weiterer Vorteil besteht darin, daß die trapezförmi- Form von Rollen 14 kreuzweise gelagert, d. h. mit gen Querschnitte der Leisten und Nuten verhältnis- ihren Achsen abwechselnd um 90° zueinander vermäßig einfach und billig herstellbar sind, setzt, und durch eine Käfigschiene 15 geführt bzw.

Zweckmäßig werden jeweils zwei Laufbahnleisten gehalten. Ebenso sind die mittels einer Käfigschiene mit ihren einander zugekehrten Wälzkörper-Lauf- 20 16 geführten und ebenfalls kreuzweise angeordneten bahnen in gegenüberliegenden trapezförmigen Nuten Rollen 17 zwischen die Laufbahnleisten 9 und 11 des Schlittens bzw. des Schlittenträgers angeordnet. eingelegt. Es sei bemerkt, daß für geringere Bean-Zur Führung eines Schlittens, z. B. eines verschieb- spruchung an Stelle der Rollen 14 und 17 bei entbaren Aufspanntisches in einem Schlittenträger, wer- sprechender Ausbildung der Laufbahnen auch Kugeln den an beiden Seiten des Schlittens derartige Wälz- 25 zwischen den Laufbahnleisten 4 und 7 bzw. 9 und 11 körperführungen angeordnet, wobei der Schlitten angeordnet werden können.

beiderseits praktisch spielfrei geführt ist. Für Schiit- Die Verschiebung der sich konisch verjüngenden tenführungen, bei denen Temperaturdifferenzen zwi- Laufbahnleiste 11 in der entsprechenden Nut 12 mit sehen dem Schlitten und dem Schlittenträger auf- Hilfe der Einstellschraube 13 ermöglicht eine Vortreten können, kann man die Wälzkörperführungen 30 spannung der beiden Rollenpartien 14 und 17 und in weiterer Ausgestaltung der Erfindung aber auch so —eine entsprechende Vorbelastung der Rollen. Nach ausbilden und anordnen, daß eine der beiden seit- Mu ζ ζ ο Ii sinkt hierdurch der Reibwert der Rollenlichen Schlittenführungen zur Aufnahme der Wärme- reibung stark ab, so daß die Verschiebekraft durch dehnung geeignet ist. die Vorspannung nicht wesentlich wächst. Durch die

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Aus- 35 exakt vorgespannte Wälzkörperführung wird* auch

führungsformen beispielsweise veranschaulicht. z.B. die Stabilität von überhängenden Aufspann-

F i g. 1 zeigt in einem Querschnitt nach der Linie schlitten verbessert.

A-B der F i g. 2 erne in ihrem Spiel einstellbare, ver- Die in F i g. 3 veranschaulichte weitere Aus-

hältnismäßig schmale Wälzkörperfuhrung eines führungsform der Erfindung eignet sich besonders für

Schlittens in einem Schlittenträger; 40 größere bzw. breitere Schlittenführungen, bei denen

Fig. 2 zeigt die Wälzkörperfuhrung nach Fig. 1 zwischen einem Schlittenträger 18 und dem Schlitten,

in einem Längsschnitt mit teilweise geschnittenen z. B. einem Aufspanntisch 19, Temperaturdifferenzen

Laufbahnleisten, und zu erwarten sind. Es werden hier an beiden Seiten

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine ver- des Schlittens bzw. Aufspanntisches verschiedenartig

hältnismäßig breite Wälzkörper-Schlittenführung mit 45 angeordnete Wälzkörperführungen vorgesehen, die in

an einer Seite nach allen Richtungen und an der F i g. 3 im ganzen mit A bzw. B bezeichnet sind._! Die

anderen Seite nur in einer Richtung festen Kraft- Führung^ ist so ausgebildet, daß sie Kräfte nach

aufnahme. allen Richtungen aufnehmen kann. Sie bestimmt

Bei der in Fig. 1 und 2 veranschaulichten Wälz- demzufolge die Bewegungsrichtung des Aufspannkörperführung ist ein Schlitten oder Aufspanntisch 1 50 tisches 19 sowohl horizontal bzw. seitlich als auch in einem Schlittenträger 2 verschiebbar geführt. In vertikal. Die Führung B dagegen ist so angeordnet, einer im Querschnitt trapezförmigen Nut 3 des Kör- daß sie nur Kräfte in vertikaler Richtung aufnimmt, pers des Schlittenträgers 2 ist erne im Querschnitt während sie seitlich frei ist, um sich den Temperaturtrapezförmige gehärtete Laufbahnleiste 4 eingebettet differenzen bzw. Wärmedehnungen anpassen zu und durch zwei Schrauben 5 gegen axiale Verschie- 55 können. Obwohl die beiden Führungen A und B sobung gesichert. Entsprechend ist in einer der Nut 3 mit verschiedene Aufgaben zu erfüllen haben, köngegenüberliegenden, im Querschnitt trapezförmigen nen sie im wesentlichen mit Hilfe der gleichen Bau-Nut 6 des Schlittens 1 eine im Querschnitt trapez- elemente hergestellt werden, mit Ausnahme der jeweiförmige gehärtete Laufbahnleiste 7 eingelassen und ligen Käfigleisten oder -schienen 20 und 21. Wähdurch Schrauben 8 gegen axiale Verschiebung ge- 60 rend die Käfigschienen 20 der Führung A die zugesichert, hörigen Rollen 22 entsprechend der Ausführungs-

An der anderen Seite des Schlittens 1 ist in einer form nach F i g. 1 und 2 kreuzweise aufnehmen, wer-

im Querschnitt trapezförmigen Nut desselben eine den die Rollen 23 der Führung B von den Käfig-

im Querschnitt trapezförmige Laufbahnleiste 9 eben- schienen 21 parallel aufgenommen, so daß die Achsen

so wie die Leiste 7 in der Nut 6 eingebettet und mit 65 der Rollen in Richtung der thermischen Querdrehung

Hilfe von zwei Schrauben 10 gegen axiale Verschie- verlaufen.

bung gesichert. Die gegenüberliegende Laufbahn- Die Laufbahnleiste 24 der Führung A und die

leiste 11 dagegen hat zwar auch einen trapezförmigen Laufbahnleiste 26 der Führung B sind fest in den

zugehörigen, im Querschnitt trapezförmigen Nuten des Aufspanntisches 19 eingebettet, wie dies bei den Laufbahnleisten 4, 7 und 9 der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 der Fall ist. Die Laufbahnleiste 25 der Führung^ und die Laufbahnleiste27 der Führung B sind ebenso wie die Laufbahnleiste 11 der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 in Längsrichtung konisch ausgebildet und in entsprechenden, im Querschnitt trapezförmigen oder prismatischen Nuten geführt, so daß sie in ihrer Längsrichtung verschoben werden können. Auf diese Weise kann auch hier das Spiel bzw. die Vorspannung der Führungen A und B eingestellt werden.

Zwischen den Laufbahnleisten 24 und 25 liegt bei der Führung A eine Mittelschiene 28, welche die Gegenlaufbahnen für die Rollen 22 enthält. Der Schienenfuß der Mittelschiene 28 ist im Querschnitt trapezförmig oder prismatisch und ist in einer entsprechenden Nut 30 des Schlittenträgers 18 eingebettet. Mit Hilfe von Schrauben 29 wird die Mittelschiene 28 fest in die Nut 30 eingepreßt. Bei der Führung B ist ebenfalls eine Mittelschiene 31 zwischen den Laufbahnleisten 26 und 27 als Gegenführung für die Rollen 23 angeordnet und mittels Schrauben 32 in eine trapezförmige oder prismatisehe Nut des Schlittenträgers 18 eingepreßt. Abgesehen von der bereits erwähnten Verschiedenheit der Käfigschienen 20 und 21 unterscheiden sich die Führungen A und B im übrigen nur dadurch, daß die Führung B zur Führung A um 45° versetzt ist. Im übrigen können für beide Führungen die gleichen Teile verwendet werden, wodurch die hochwertigen Laufbahnleisten und Mittelschienen wirtschaftlich hergestellt werden können.

Die Einbettung der Mitelschienen 28 und 31 in den prismatischen Aufnahmenuten 30 und 33 des Schlittenbettes hat den Vorteil, daß die Lage dieser Mittelschienen sehr genau bestimmt ist, so daß sie ohne weiteres bei Bedarf ausgebaut und wieder eingebaut werden können. Da die Querschnitte der Mittelschienen 28 und 31 verhältnismäßig groß bemessen werden können, ist es möglich, die Befestigungsschrauben 29 und 32 sehr kräftig auszubilden und in beliebiger Anzahl vorzusehen. Dadurch wird eine vollkommen sichere Verbindung der Mittelschienen 28,31 mit dem Schlittenträger 18 gewährleistet.

Die in F i g. 3 dargestellte und vorstehend beschriebene Schlittenführung hat ferner den für die Fertigung wesentlichen Vorteil, daß die beiden Mittelschienen 28 und 31 für sich allein, also ohne den Aufspanntisch 19 mit den Laufbahnleisten 24, 25 bzw. 26 und 27 und den Käfigleisten 20 bzw. 21 auf den Schlittenträger 18 aufgeschraubt und durch Abtasten der Rollenlaufbahnen auf Parallelität geprüft werden können. Gegebenenfalls kann dann die Richtung z. B. durch Nachschaben der Nuten 30 und 33 korrigiert werden. Ebenso kann die gesamte Wälzkörperführung ohne den Schlittenträger 18 in den Aufspanntisch 19 eingebaut, auf Richtung, Tragen der Rollen an allen Punkten der Führung sowie auf die gewünschte Vorspannung genau geprüft und gegebenenfalls nachgearbeitet und korrigiert werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schlittenführung für Werkzeugmaschinen od. dgl. mit rollen- oder kugelförmigen Wälzkörpern, die zwischen geradlinigen Laufbahnleisten gelagert sind, welche in dem Querschnitt der Laufbahnleisten angepaßten, geradlinigen Nuten des Schlittens bzw. Schlittenträgers eingebettet und durch konische Verjüngung und Längsverschiebbarkeit mindestens einer Laufbahnleiste in der zugehörigen, entsprechend konisch verjüngten Nut einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahnleisten (4, 7 usw.) und die zugehörigen tieferen Nuten (3,6) des Schlittens (1) bzw. des Schlittenträgers (2) in an sich bekannter Weise trapezförmige Querschnitte haben und die Laufbahnen der Wälzkörper (14 usw.) in die breitere Basis des Trapezquerschnittes der Laufbahnleisten (4,7 usw.) eingearbeitet sind, während die in ihrer Nut (12) längsverschiebbare und einstellbare Laufbahnleiste (11) und deren Nut (12) über die Länge ihrer Seitenflächen konisch verjüngt sind.

2. Schlittenführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung eines Schlittens oder Aufspanntisches (19) od. dgl. zwei in ihrer Lage um 45° gegeneinander versetzte Wälzkörperführungen (A und B) an beiden Seiten der Schlittenführung vorgesehen sind, wobei die Achsen der zylindrischen Wälzkörper (23) der Wälzkörperführung (B) in Richtung der thermischen Querdehnung verlaufen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 242 126;
britische Patentschriften Nr. 761 699, 473 026;
USA.-Patentschriften Nr. 2 860 930, 2 672 378,
155;
»Werkstatt u. Betrieb«, Jg. 1958, Heft 2, S. 73,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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