DE1925828A1 - Hydrostatically mounted slide and slide guide - Google Patents
Hydrostatically mounted slide and slide guideInfo
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Description
"Hydrostatisch gelagerter Schlitten und Schlittenführung""Hydrostatically mounted slide and slide guide"
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrostatisch gelagerten Schlitten und eine Schlittenführung, wobei der Schlitten einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Innenseiten sich nahezu der Schlittenführung anpassen und wobei der Schlitten in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen doppelseitig gelagert ist, wofür in mit der Schlittenführung zusammenarbeitenden Flächen des Schlittens Lagerkammern vorhanden sind, die über eine Drossel an eine Zuführungsleitung für ein unter Druck stehendes hydraulisches Medium angeschlossen sind.The invention relates to a hydrostatically mounted slide and a slide guide, the slide having a has a substantially C-shaped cross-section, the insides of which almost adapt to the slide guide and the slide in two mutually perpendicular directions Is stored on both sides, for which purpose storage chambers in surfaces of the slide that work together with the slide guide are present, which are connected via a throttle to a supply line for a pressurized hydraulic medium are.
Bei hydrostatisch gelagerten Schlitten treten zwischen dem Schlitten und der Schlittenführung große Kräfte auf, die eine Folge des hydraulischen Drucks in den Lagerkammern sind. Diese Kräfte können Verformungen im Schlitten oder in der Schlittenführung verursachen. Die Laufflächen des Schlittens und der Schlittenführung werden mit großer Kraft auseinandergedrückt, so daß hinsichtlich der Höhe der Lagerschlitze Werte auftreten können, die wesentlich grosser sind als die vorgesehenen. Zur Erzielung eines einwandfreien Funktionierens des Schlittens ist es jedoch notwendig, diesen vorgesehenen Wert der Lagerschlitze beizubehalten. Zur Erreichung einer ausreichend großen Steifigkeit werden bei bekannten Ausführungen große und schwere Konstruktionen angewandt.In the case of hydrostatically supported slides, large forces occur between the slide and the slide guide Result of the hydraulic pressure in the storage chambers. These forces can cause deformations in the slide or in the slide guide cause. The running surfaces of the slide and the slide guide are pressed apart with great force, so that, with regard to the height of the bearing slots, values can occur which are considerably greater than those provided. To the However, in order for the slide to function properly, it is necessary to use this intended value for the bearing slots to maintain. To achieve a sufficiently large Rigidity is used in known designs large and heavy structures.
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Die Erfindung bezweckt, einen hydrostatisch gelagerten Schlitten zu schaffen, der nur kleine und leichte Konstruktionen erfordert und dennoch eine sehr größe Steifigkeit und somit eine äußerst genaue Führung aufweist. Dazu besteht nach der Erfindung die Schlittenführung aus einer sehr starren Bodenplatte und einem in seinem Querschnitt ungefähr T-förmigen Bett, wobei im Bett sowohl in den beiden Seitenflächen als auch in der oberen Fläche mindestens eine rechteckige, schlitzförmige Ausnehmung vorhanden ist, während derThe invention aims to provide a hydrostatic bearing To create sled that only requires small and light structures and yet a very high degree of rigidity and thus has extremely precise guidance. For this purpose, according to the invention, the slide guide consists of a very rigid base plate and one approximately in its cross-section T-shaped bed, being in the bed both in the two side faces as well as in the upper surface at least one rectangular, slot-shaped recess is present, during the
k Schlitten rechteckige, vorspringende Lagerfüße enthält, die in die genannten Ausnehmungen passen, wobei die Lagerkammern in jedem der rechteckigen Lagerfüsse des Schlittens in einander gegenüberliegenden Flächen angeordnet sind. Bei dieser Ausführung entstehen an den vorspringenden Lagerfüssen des Schlittens entgegengesetzt gerichtete Druckkräfte, so daß der Schlitten keiner Verformung durch Biegemomente ausgesetzt werden kann. Die Schlittenführung wird beim T-förmigen Bett in zwei senkrecht aufeinanderstellenden Richtungen belastet. Die Resultierende dieser Kräfte wird je nach der Form des Bettes entweder überhaupt keine Biegemomente verursachen oder nur Biegemomente einer geringen Grosse. Auf diese Weise wird eine sehr starre Konstruktion gewährleistet.k carriage contains rectangular, protruding bearing feet that fit into the recesses mentioned, the storage chambers in each of the rectangular bearing feet of the slide in one another opposite surfaces are arranged. In this version, the protruding bearing feet are created of the slide oppositely directed compressive forces, so that the slide is not subjected to any deformation due to bending moments can be. With the T-shaped bed, the slide guide is in two perpendicular directions burdened. The resultant of these forces will, depending on the shape of the bed, cause either no bending moments at all or only bending moments of a small magnitude. on this ensures a very rigid construction.
ψ Auch seitliche Kräfte auf den Schlitten können keinen Ein-' fluß auf die Steifigkeit der Konstruktion ausüben. Diese Kräfte werden über das Bett und den sehr starren hydraulischen Film in den Lagerschlitzen auf die Bodenplatte übertragen, die auf einfache Weise sehr stabil konstruiert sein kann. Der Schlitten samt Schlittenführung kann unter Beibehaltung einer großen Steifigkeit klein und leicht ausgebildet werden. Der Anwendungsbereich ist dadurch sehr groß, ünmer wird eine äußerst genaue Lage des Schlittens erhalten, die Abweichungen von einer Geraden sind äußerst gering. ψ Lateral forces on the slide cannot influence the rigidity of the construction either. These forces are transmitted via the bed and the very rigid hydraulic film in the bearing slots to the base plate, which can be designed to be very stable in a simple manner. The carriage including the carriage guide can be made small and light while maintaining a high degree of rigidity. The area of application is therefore very large, an extremely precise position of the slide is always obtained, the deviations from a straight line are extremely small.
Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung weisen diejenigen Teile der Schlittenführung,^die .zwischen senkrecht In one embodiment according to the invention, those parts of the slide guide, ^ the .between perpendicular
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aufeinanderstellenden, eine Lagerung versorgenden schlitzförmigen Ausnehmungen liegen, im Querschnitt der Führung gesehen,, eine quadratische Form auf 3 wobei die Ausnehmungen alle gleich tief sind und die Lagerkammern säirflicher in diese Ausnehmungen passenden Lagerfüße in gleichem Abstand von der Außenseite der Ausnehmungen liegen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß an der Führung das Auftreten von Biegungsmomenten völlig vermieden und eine äußerst genaue Lage des Schlittens gewährleistet wird. Die Abweichungen von einer Geraden bei einer Verschiebung des Schlittens über einen Abstand von beispielsweise 20 cm betragen nur ein Bruchteil eines /um.One on top of the other, a storage supplying slot-shaped recesses are seen in the cross section of the guide, a square shape on 3 where the recesses are all the same depth and the bearing chambers are more suitably in these recesses bearing feet at the same distance from the outside of the recesses. This embodiment has the advantage that the occurrence of bending moments on the guide is completely avoided and an extremely precise position of the slide is ensured. The deviations from a straight line when the slide is displaced over a distance of, for example, 20 cm are only a fraction of a / .mu.m.
Bei einer günstigen Ausführungsform nach der Erfindung ist der Schlitten aus einer Anzahl loser Elemente aufgebaut, die mit Hilfe von Verbindungselementen zu einem Ganzen vereint sind. Die Herstellung des Schlittens ist dann fertigungstechnisch sehr einfach und genau. Diese Ausführungsform ist durchaus möglich, weil die am Schlitten auftretenden Kräfte völlig ausgeglichen sind.In a favorable embodiment according to the invention the carriage is made up of a number of loose elements that are united into a whole with the help of connecting elements. The manufacture of the slide is then technical in terms of production very simple and accurate. This embodiment is entirely possible because of the forces that occur on the slide are completely balanced.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Bett der Schlittenführung aus losen Elementen aufgebaut, die je eine Rechteckform aufweisen und die mit Hilfe von Verbindungsorganen zusammen mit der Bodenplatte zu einem Ganzen vereint* sind. Dabei sind im allgemeinen Biegungsmomente nicht ganz vermeidbar, die auftretende Verformung ist jedoch äusserst gering. Diese Ausführung bietet den Vorteil, daß sich der Aufbau fertigungstechnisch sehr einfach realisieren läßt.In a further embodiment of the invention, the bed of the slide guide is made up of loose elements, each having a rectangular shape and with the help of connecting members together with the base plate to one Whole * are united. In general, bending moments cannot be avoided, the deformation that occurs however, it is extremely small. This design offers the advantage that the structure is very simple to manufacture can be realized.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigenίEmbodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below. It showί
Fig. 1 einen Schnitt durch einen konventionellen Aufbau eines Schlittens mit Schlittenführung,1 shows a section through a conventional structure of a slide with slide guide,
Pig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform des Schlittens mit der Führung nach der Erfindung,Pig. 2 shows a section through an embodiment of the slide with the guide according to the invention,
Fig. j5 die Schlittenführung nach Fig. 2, ■Fig. J5 the slide guide according to Fig. 2, ■
Fig. 4 den Schlitten nach Fig. 2,FIG. 4 shows the slide according to FIG. 2,
Fig. 5 und β einen Schnitt durch weitere AusführungsformenFig. 5 and β a section through further embodiments
des Schlittens und der Schlittenführung nach der ^ Erfindung.of the slide and the slide guide according to the invention.
Fig. 1 zeigt einen konventionellen, doppelseitig gelagerten Schlitten 1 mit einer Schlittenführung 2. Der obere Teil der Schlittenführung 2 zeigt im Querschnitt eine T-Form, während der Schlitten im wesentlichen die Form eines um 90 gedrehten C hat. Jm Schlitten sind Lagerklammern J5-8 vorgesehen, denen über eine nicht dargestellte Drossel hydraulisches Medium, wie öl unter Druck, zugeführt wird. Der horizontale Balken des T-förmigen Querschnitts bildet also mit dem Schlitten drei doppelseitig wirkende hydrostatische Lager, nämlich zwei Lager in vertikaler und ein Lager in horizontaler Richtung. Die mit einem Pfeil dargestellten Kräfte, W die infolge des hydraulischen Mediums auf den Schlitten ausgeübt werden, verursachen im Schlitten Biegungsmomente, die den Schlitten zu verformen versuchen. Dabei wird die Höhe der Lagerschlitze, die beispielsweise meistens J50 /um beträgt, wesentlich vergrössert werden, wodurch die Starrheit des hydraulischen Mediums in den Lagerschlitzen und die Genauigkeit der Lage des Schlittens stark abnimmt. Um dies zu vermeiden, wird bei dieser Ausführung die Steifigkeit des Schlittens sehr groß sein müssen, was bedeutet, daß der Schlitten schwer und robust ausgebildet werden muß.1 shows a conventional slide 1 with a slide guide 2, which is supported on both sides. Bearing brackets J5-8 are provided in the slide, to which hydraulic medium, such as oil under pressure, is fed via a throttle (not shown). The horizontal bar of the T-shaped cross-section thus forms three double-acting hydrostatic bearings with the slide, namely two bearings in the vertical direction and one in the horizontal direction. The forces W, shown with an arrow, which are exerted on the slide as a result of the hydraulic medium, cause bending moments in the slide which try to deform the slide. The height of the bearing slots, which is mostly J50 / µm, for example, is increased significantly, as a result of which the rigidity of the hydraulic medium in the bearing slots and the accuracy of the position of the slide are greatly reduced. In order to avoid this, the rigidity of the slide will have to be very high in this embodiment, which means that the slide must be made heavy and robust.
• Die Fig. 2 bis 4 zeigen einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines Schlittens mit aainer erfindungsgemäßen• Figs. 2 to 4 show a cross section of a first embodiment a sled with aainer according to the invention
BAD ORIGINAL 009826/U03 BATH ORIGINAL 009826 / U03
Führung. Die Schlittenführung wird durch eine starre Bodenplatte 10 gebildet, an der mit Hilfe von Zapfenschrauben 11 ein Bett 12 befestigt ist. Das Bett 12 weist einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt auf; es enthält eine schlitzförmige Ausnehmung Ij5 (siehe Pig. J) zur Aufnahme der Horizontalkräfte und zwei schlitzförmige Ausnehmungen l4 und 15 zur Aufnahme der Vertikalkräfte. Der Schlitten l6, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Anzahl miteinander verbundener Teile aufgebaut ist, hat einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt, der um 90° verdreht ist. Der Schlitten ΐβ enthält zwei horizontale rechteckförmige vorspringende Lagerfüße 17 und l8 und einen vertikalen rechteckförmigen vorspringenden Lagerfuß I9. In jedem der Lagerfüsse 17 und l8 sind Lagerkammern 21 und 20 vorgesehen, (siehe Fig. 4), während im Lagerfuß 19- Lagerkammern 22 und 2j5 eingearbeitet sind. Die Lagerkammern sind über eine nicht dargestellte Begrenzung an eine Zuführungsleitung für hydraulisches Medium unter Druck, wie öl, angeschlossen. Jeder der Lagerfüsse ist also zusammen mit der Ausnehmung in der Führung als doppelseitig wirkendes hydrostatisches Lager wirksam und kann dadurch Kräfte in zwei einander entgegengesetzten Richtungen aufnehmen.Guide. The slide guide is formed by a rigid base plate 10, on which with the help of tenon screws 11 a bed 12 is attached. The bed 12 has a generally T-shaped cross section; it contains a slit-shaped Recess Ij5 (see Pig. J) to absorb the horizontal forces and two slot-shaped recesses l4 and 15 to absorb the vertical forces. The carriage l6, which is in the The illustrated embodiment is constructed from a number of interconnected parts, has an essentially C-shaped cross-section that is rotated 90 °. The carriage ΐβ contains two horizontal rectangular ones projecting bearing feet 17 and l8 and a vertical rectangular projecting bearing foot I9. In each of the bearing feet 17 and 18 storage chambers 21 and 20 are provided (see Fig. 4), while in the bearing foot 19 bearing chambers 22 and 2j5 incorporated are. The storage chambers are connected to a supply line for hydraulic via a delimitation (not shown) Medium under pressure, such as oil, connected. Each of the bearing feet is so together with the recess in the Guidance as a double-acting hydrostatic bearing effective and can thereby create forces in two opposing forces Pick up directions.
Fig. 4 zeigt die Kräfte, die infolge des hydraulischen Mediums am Schlitten l6 auftreten. Die Lageroberflächen und der Druck des hydraulischen Mediums sind für jedes der Lager gleich groß gewählt worden, so dass, wie deutlich ersichtlich, die hydraulischen Kräfte völlig ausgeglichen sind, wodurch im Schlitten keine Biegungsmomente auftreten.Fig. 4 shows the forces that result from the hydraulic medium occur on slide l6. The bearing surfaces and the pressure of the hydraulic medium are the same for each of the bearings has been chosen to be large, so that, as can be clearly seen, the hydraulic forces are completely balanced, which means that im Slide no bending moments occur.
Fig. J5 zeigt das Kräftespiel an der Schlittenführung. Auch hier üben die hydraulischen Kräfte Biegungsmomente aus. Die Resultierenden Kl, 2 und KJ, 4 der Kräfte Kl und K2 bzw. :Fig. J5 shows the play of forces on the slide guide. Here, too, the hydraulic forces exert bending moments. The resulting Kl, 2 and KJ, 4 of the forces Kl and K2 or:
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Kj5 und Κ4 stehen senkrecht auf den Ebenen a-a bzw. b-b, so daß nur Zugkräfte im Bett 12 auftreten. Die Resultierende K5 der Kräfte Kl, 2 und KJ, 4 steht senkrecht auf der Bodenplatte 10 und wird durch die Bolzen 11 aufgenommen. Die Bodenplatte 10 läßt sich auf einfache Weise sehr starr ausbilden, beispielsweise durch geeignete Materialwahl oder durch Anordnung von Verstärkungsrippen. Die Grosse der Lagerspalte unterliegt somit nicht Verformungen durch Auftreten von Biegungsmomenten, so daß die Lage des Schlittens sehr hohen Anforderungen entspricht. Außerdem kann sowohl der Schlitten als auch die Schlittenführung leicht ausgebildet sein, währendKj5 and Κ4 are perpendicular to the planes aa and bb, so that only tensile forces occur in bed 12. The resultant K5 of the forces Kl, 2 and KJ, 4 is perpendicular to the base plate 10 and is absorbed by the bolts 11. The base plate 10 can be made very rigid in a simple manner, for example by choosing a suitable material or by arranging reinforcing ribs. The size of the bearing gap is therefore not subject to deformations due to the occurrence of bending moments, so that the position of the slide meets very high requirements. In addition, both the carriage and the carriage guide can be easily formed while
" aie dennoch eine grosse Steifigkeit aufweisen. Die sehr genaue Lage des Schlittens ist naturgemäß auch dadurch erhältlich, wenn dafür gesorgt wird, daß ein sehr starrer Film hydraulischen Mediums in den Lagerspalten entsteht. Dies läßt sich z.B. auf einfache Weise mit Hilfe einer doppelwirkenden, durch eine Membrane in zwei Teile verteilten Drossel, wie in der nied. Patentanmeldung 6 607 799 beschrieben, verwirklichen. Eine vom Schlitten aufgegangene vertikal gerichtete aussere Belastung wird über den starren hydraulischen Film im Lagerspalt und über das Bett sofort auf die starre Bodenplatte 10 übertragen. Verformung tritt dabei nicht auf. Bei einer äusseren Belastung des Schlittens, bei-"They still have great rigidity. The very precise The position of the slide can of course also be obtained if it is ensured that a very rigid film hydraulic medium arises in the bearing gaps. This can be done, for example, in a simple way with the help of a double-acting, throttle divided into two parts by a membrane, as in the nied. Patent application 6 607 799 described, realize. A vertically directed external load caused by the slide is transferred to the rigid hydraulic Immediately transfer the film in the bearing gap and over the bed to the rigid base plate 10. Deformation occurs in the process not on. In the event of an external load on the slide, both
} spielsweise einer in Fig. 2 nach links auf den Schlitten ausgeübten Kraft, wird diese Kraft den Schlitten l6 und das Bett 12 gegenüber der Bodenplatte 10 zu verdrehen versuchen. Dies wird jedoch durch die in das Bett hineinragenden Lagerfüsse und den sehr starren hydraulischen Lagerfilm vermieden, wodurch die äussere Kraft auf die sehr starre und nicht verformbar ausgebildete Bodenplatte übertragen wird.} For example, one exerted on the slide to the left in FIG. 2 Force, this force will try to rotate the carriage 16 and the bed 12 relative to the base plate 10. However, this is avoided by the bearing feet protruding into the bed and the very rigid hydraulic bearing film, whereby the external force is transferred to the very rigid and non-deformable base plate.
Die Fig. 5 und 6 zeigen Ausführungsformen, bei denen das Bett aus Teilen 25-27 bzw. 28-31 aufgebaut ist, die beispielsweise mit Hilfe nicht dargestellter Bolzen mit der Bodenplatte 10 vereint sind. Diese Konstruktionen lassen5 and 6 show embodiments in which the bed is made up of parts 25-27 and 28-31, which are combined with the base plate 10, for example with the aid of bolts (not shown) . Let these constructions
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sich fertigungstechnisch sehr einfach herstellen, und die wesentlichen Flächen lassen sich leicht genau bearbeiten. Die Einfachheit der Konstruktion bringt jedoch mit sich, daß die Biegungsmomente im Bett nicht mehr völlig vermeidbar sind. Diese einfach realisierbaren Ausführungsformen werden sehr interessant, wenn als Drossel in der Zuführungsleitung des hydraulischen Mediums die bereits genannte, in der niederländischen Patentanmeldung 6 607 799 beschriebene doppelwirkende durch eine Membrane in zwei Teile verteilte Drossel verwendet wird. Bei Verwendung dieser doppelwirkenden Drossel können die Drücke im hydraulischen Medium niedrig gehalten werden,. ohne daß die Starrheit des hydraulischen Lagerfilms beeinträchtigt wird. Der Einfluß der Biegungsmomente wird dann vernachlässigbar klein, so daß die Genauigkeit der Lage des Schlittens besonders gut bleibt.are very easy to manufacture in terms of production technology, and the essential surfaces can easily be worked on precisely. The simplicity of the construction, however, entails that the bending moments in the bed can no longer be completely avoided. These easily realizable embodiments become very interesting when used as a throttle in the supply line of the hydraulic medium that already mentioned, described in Dutch patent application 6 607 799 double-acting divided into two parts by a membrane Throttle is used. When using this double-acting throttle, the pressures in the hydraulic medium be kept low. without affecting the rigidity of the hydraulic bearing film. The influence of the The bending moments are then negligibly small, so that the accuracy of the position of the slide remains particularly good.
009826/ U03009826 / U03
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