DE2136024A1 - Anordnung zur geradlinigen Führung eines Maschinenelementes längs eines Balkens - Google Patents

Anordnung zur geradlinigen Führung eines Maschinenelementes längs eines Balkens

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Description

Paten banvjril te Dipl.-Inß.W.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing.B.Jochem 2136024
6 Frankfurt/M Freiherr-vom-Stein- Str.-18
SKF INDUSTRIAL TRADING AND DEVELOPMENT N.V. Amsterdam / Niederlande
Priorität der schwedischen Patentanmeldung No.9954/70 vom 20. Juli 1970
Anordnung zur geradlinigen Führung eines Maschinenelementes längs eines Balkens
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur geradlinigen Führung eines Maschinenelementes längs eines Balkens, welcher mit mindestens zwei vorzugsweise beiderseits seiner vertikalen Längsmittelebene angeordneten parallelen Kugellaufbahnen zur winkeligen Berührung mit je einem Satz Führungskugeln versehen ist, wobei das Maschinenelement Umlenk- und Rückführbahnen für die Kugeln enthält.
Bei vielen Arten von Maschinen ist es erwünscht, in der Lage zu sein, ein Maschinenelement linear längs eines Balkens zu bewegen, wozu zur Verminderung der Reibung oft Wälzlager verschiedenster Art verwendet werden. Anordnungen der vorgenannten Art sorgen für ein gleichförmiges Tragen der Last, wobei die winkelige Berührung zwischen zwei parallelen Kugelreihen eine sehr gute" Führung in Bezug auf den Balken gewährleistet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Anordnungen der eingangs genannten Art dergestalt zu verbessern, dass eine hohe Biegesteifigkeit sowohl in senkrechter wie in waagerechter Richtung erzielt wird und eine solche Anordnung mit Vorteil in Verbindung mit linearen Elektromotoren und hierdurch bei Transportmitteln verschiedenster Art verwandt ■ werden kann. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Balken ein einfaches oder doppeltes T-Profil mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden Fußteilen aufweist, daß die Kugellaufbahnen am Übergang zwischen dem Fußteil des T-Profils und den daran ansetzenden Stegteilabschnitten angeordnet sind und daß der Steigteil bzw. die Steigteile oilar der Fußteil bzw. die Fußteile als Ab-und Zulauframpen für die Kugel ausgebildet sind, indem sie eine Tangente an die zugehörige Kugellaufbahn bilden und von dieser weg sanft geneigt verlaufen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in der Zeichnung dargestelltem Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 in perspektivischer auseinandergezogener Darstellung eine erste Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Maschinenelement
und den Balken der Ausführungsform nach Fig. 1,
Fig. 3 eine abgeänderte Ausführung des Balkens mit der gleichen Grundform wie in Fig. 2,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform für den Balken, Fig. 5 noch eine weitere Ausführungsform desselben,
Fig. 6 eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Maschinenelement zum Tragen eines Antriebsmotors dient,
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Fig. V einen Schnitt nach Linie VII-VII in Fig. 6,
Fig. 8 eine weitere abgeänderte Balkenform nach der Erfindung und
Fig. 9 einen Schnitt nach Linie IX-IX in Fig. 8.
Eine Grundausführung der Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. Der Balken besteht hier aus einem einzigen umgekehrten T-Profil 10, auf welchem ein Maschinenelement 11 in Längsrichtung des Balkens beweglich ist. Dieser ist auf jeder Seite einer vertikalen Längsmittelebene 12 am Übergang zwischen seinem Fußteil und den Stegteilhälften mit einer Kugellaufbahn 13 bzw. 14· versehen, die im Querschnitt teilkreisförmig mit einer Umfangserstreckung von etwa 90° ausgebildet ist. Je eine Ab-und Zulauframpe 15 bzw. 16 geht in eine jede dieser Kugellaufbahnen über, wobei diese Rampen an der entsprechenden Stegteilhälfte angeordnet sind und sich von der zugehörigen Kugellaufbahn ein wenig wegneigen. Zu beiden Seiten der Längsmittelebene 12 ist das Maschinenelement 11 mit Rückführbahnen 17 bzw. 18 für die Kugeln 19 versehen, welche die Last zwischen dem Maschinenelement und dem Balken überführen. Diese Teile sind im einzelnen besser aus Fig. 1 ersichtlich. In dem gesamten Maschinenelement sind natürlich ebenfalls Kugellaufbahnen für die belasteten Kugeln vorgesehen, und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen Mittellinien durch die Kugeln und die Kugellaufbahnen 13 und 14 in einem Winkel A zueinander dergestalt, dass eine winkelige Berührung erhalten wird und das Maschinenelement wirksam in Bezug auf die Längsmittelebene geführt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist der Balken 20 derart ausgebildet, dass er sowohl vertikal wie horizontal eine grosse Biegesteifigkeit besitzt. Der Balken besitzt im Grundprinzip doppel-T-förmigen Querschnitt
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, dergestalt, daß die Stegteile der T-Profile mit ihren Längsseiten gegeneinander liegen und eine Einheit bilden, wahrend die Fußteile der Profile sich gegenseitig zu Verlängerungen ergänzen.
An jedem Übergang zwischen einem Fußteil und einer Stegteilhälfte befindet sich eine Laufbahn 23 für Kugeln 24·. Jede Kugellaufbahn erstreckt sich, im Querschnitt gesehen, über einen Umfangswinkel « der Kugel von etwa 90°. Im vorliegenden Fall sind somit vier Kugellaufbahnen vorhanden, von denen sich je zwei auf jeder Seite der vertikalen Längsmittelebene 21 des Balkens wie ebenso auf jeder Seite einer gedachten Horizontalebene 22 zwischen den beiden ψ T-Profilen befinden. Die Seiten der Stegteile der T-Profile sind als schwachgeneigte Zu-und Ablauframpen 25 für die Kugeln ausgebildet, und diese Rampen gehen als Tangenten in die benachbarten Laufbahnen über und sind von diesen etwas weggeneigt.
Auch in diesem Falle bilden die Mittellinien durch zwei benachbarte Kugellaufbahnen einen Winkel A in Bezug auf die Längsmittelebene 21. In gleicher Weise schließen die Mittellinien einen Winkel B mit der gedachten Horizontalebene 22 ein. Da sich eine jede Kugellaufbahn in Umfangsrichtung über etwa 90 erstreckt, wird das Maschinenelement in allen Richtungen wirksam gehalten und kann nicht unfreif willig gedreht oder seitwärts mit Bezug auf den Balken bewegt werden.
Das Maschinenelement besteht, wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht, aus einem Mittelteil 26, in welchem vier Rückführkanäle 27 vorgesehen rind. Diese Kanäle besitzen einen etwas grössoren Durchmesser als die Kugeln, so dacs diese frei durch die Rückführkanäle laufen können.» Ai< beiden Enden des Mittelteils 26 befind et sich ein Endteil £8, in deren j ed am ein au euerer UBilcnk.]*anaU";b;-:frhnit-iy r-u^ebU ü'M .-.f, £\jj neben dem Md tt··^ f oi X 26 V) >" '"'-'.-n "/.">■-■-';; eil ^n r--l'-, y'w)r. ;.-.-■ H · ;·-«
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" ' BAD ORIGINAL
hin innere Umlenkteile 30 eingesetzt. Von dieeen zeigt Fig. 1 nur die zwei der unteren rechten Laufbahn gehörenden Teile.
Die Umlenkkanäle liegen in Ebenen rechtwinklig zu der gedachten Horizontalebene 22, und die gegen den Balken weisenden Seitenwände des Maschinenelementes haben Rechteckform dergestalt, dass zwischen dem Maschinenelement und ' dem Balken ein keilförmiger Spalt entsteht. Die Umlenkkanäle einer jeden Kugellaufbahn sind hierdurch zum Teil dem Balken ausgesetzt, und die Kugeln werden hierdurch einfach und wirksam an die Kugellaufbahn im Balken heran bzw. von dieser dergestalt hinweggeführt, daß eine weiche Lastübernahme durch die Kugeln erzielt wird.
Der Balken 20 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit Zähnen 37 versehen, die an einem jeden Fußteilende entlang verteilt sind. Diese Zähne dienen als Kraftübertragungsmittel in Verbindung mit einem vom Maschinenelement getragenen Elektromotor (in der Fig. nicht gezeigt), dessen Drehbewegung an seiner Welle in eine geradlinige Bewegung des Maschinenelementes längs des Balkens umgewandelt wird.
In Fig. 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Balken mit dem gleichen Grundprofil wie in Fig. 2 gezeigt. Der Balken setzt sich jedoch aus einem liegenden I-Profilträger 31 zusammen, der die Stegteile der T-Profile bildet, und zwei an diesem angeordneten Profilblechen 32,33» welche die Fußteile der T-Profile bilden und derart miteinander verbunden sind, daß ein geschlossener Querschnitt erhalten wird. Dieser Querschnitt zeigt dann Kugellaufbahnen 23 und geneigte Rampen 25·
Der I-Profilträger kann in diesem Fall aus elektrisch leitendem unmagnetischem Material aus Gründen bestehen, die weiter unten erläutert werden.
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Fig. 4 zeigt einen abgeänderten Balken, bei welchem die beiden T-Profile mit den Stirnenden ihrer Pußteile gegeneinandergesetzt sind und miteinander fluchten sowie zwei Flanschteile 34 aufweisen, welche die Stegteile bilden· Ein jeder Fußteil nimmt in der Dicke von der horizontalen Mittelebene 22 nach oben bzw. unten zu und besitzt somit geneigte Seitenflächen. Diese Seitenflächen bilden die Rampen 25» und die Kugellaufbahnen 23 befinden sich an den Übergängen zwischen den Fußteilen und den Stegteilen. Die Rückführkanäle 27 für die Kugeln 24 sind grundsätzlich in der gleichen Weise wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben gestaltet und liegen in einer Ebene lotrecht zu der gedachten horizontalen Mittelebene 22 zwischen den einstückig ineinander übergehenden Fußteilenden.
Der Balken kann in diesem Falle mit Materialeinsätzen, wie sie bei 35 angedeutet sind, versehen sein, die wie der I-Profilträger in Fig. 3 aus elektrisch leitendem unmagnetischen Material wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium besteht.
In den Fig. 6 und 7 ist die Erfindung in Verbindung mit einem elektrischen Linearmotor 39 gezeigt.
Der Balken 40 besitzt hierbei einen im wesentlichen dem nach Fig. 2 entsprechenden Querschnitt, unterscheidet sich jedoch gegenüber diesem dadurch, dass er mit einem Kern 35 aus elektrisch leitendem unmagnetischem Material versehen ist. In Hinblick auf die Herstellbarkeit ist das gesamte Balkenprofil längs seiner vertikalen Längsmittelebene geteilt, und diese beiden Teile sind um den Kern 35 herum auf geeignete Weise wie beispielsweise durch Punktschweissen miteinander verbunden. Das Maschinenelement besteht in diesem Falle aus zwei Teilen 41, deren jedes mit Kugellaufbahnen 27 für die Kugeln 24 versehen ist. Die Teile 41 des Maschinenelements und der elektrische Linearmotor 39 sind mittels Bolzen 42, die in sich in Längsrichtung des Balkens
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erstreckende Bohrungen eingesetzt sind, zu einer Einheit miteinander verbunden. Der Balken ruht auf einer Anzahl Stützen 44, die auf einer Bodenfläche befestigt sind und längs dem Balken verteilt sind. Zu diesem Zwecke ist das Maschinenelement an seiner Unterseite mit einer Ausnehmung versehen.
Der Balken bildet auf Grund seines Kerns 35 den Anker des Linearraotors, wodurch die Einheit bei Erregung des Motors sich längs des Balkens bewegen kann.
Die Figuren 8 und 9 zeigen einen Balken 46 in einer weiterhin geänderten Ausführungβform. Das Querschnittsprofil den Balkens entspricht demjenigen nach Fig. 1 und 2, der Balken ist jedoch in diesem Falle in gleichen Längsabständen mit Magneten 47 versehen. Diese Magnete sind in Durchgangslöcher eingesetzt, die rechtwinklig zur Längserstreckung des Balkens angeordnet sind. Der Balken ist zur Verwendung in Verbindung mit einem Maschinenelement der in Fig. 1 und 4 gezeigten Art bestimmt, welches einen linearen elektrischen Schrittschaltmotor trägt, d.h. einen Motor, dessen Bewegung schrittweise erfolgt, wodurch der Motor in Zusammenwirken mit den getrennten Magneten eine schrittweise Bewegung des Masch i nenelementes bewirkt.
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1 (J q 8 U R / 1 3 2 1

Claims (5)

Ansprüche
1. Anordnung zur geradlinigen Führung eines Maschinenelementes längs eines Balkens, welcher mit mindestens zwei vorzugsweise "beiderseits seiner Längsmittelebene angeordneten parallelen Kugellaufbahnen zur winkeligen Berührung mit ' je einem Satz Führungskugeln versehen ist, wobei das Maschinenelement Umlenk-und Rückführbahnen für die Kugeln aufweist,dadurch gekennzeichnet daß der Balken (10,20,40,4-6) ein einfaches oder doppeltes T-Profil mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden Fußteilen aufweist, daß die Kugellaufbahnen (13,14-,23) am Übergang zwischen dem Fußteil des T-Profils und den daran ansetzenden Stegteilabschnitten angeordnet sind und daß der Stegteil bzw. die Stegteile oder der Fußteil bzw. die Fußteile als Ab-und Zulauframpen (15,16,25) für die Kugeln (19,24) ausgebildet sind, indem sie eine Tangente an die zugehörige Kugellaufbahn bilden und von dieser weg sanft geneigt verlaufen.
2. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Balken (10,20,40) zusammengefügt ist aus einem die Stegteile der T-Profile bildenden I-Profilträger (31) und aus mit dienern verbundenen und die Fußteile der T-Profile bildenden Profilblechen (32,33), die mit den Kugellaufbahnen (23) und den Rampen (25) versehen sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher das Maschinenelement eins elektrische· Antriebseinrichtung trägt, d a d u rch
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gekennzeichnet, daß wenigstens ein Fußteilbzw. Stegteilende rechtwinklig zu bzw. parallel mit der vertikalen Langsmittelebene (21) des Balkens verläuft und dieses Fuß-bzw. Stegteilende mit Zähnen (37) für den Eingriff der Antriebseinrichtung versehen ist.
4, Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher das Maschinenelement einen elektrischen Linearmotor trägt, dad u r c h gekennzeichnet, daß der Balken (40) einen Kern (35) aus elektrisch leitendem unmagnetischen Material enthält und mit diesem den Anker des elektrischen Linearmotors (39) bildet.
5. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher das Maschinenelement einen linearen elektrischen Stufenmotor trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken (46) in Längsrichtung mit in gleichen Abständen angeordneten Querbohrungen versehen ist, in deren jede ein Magnet (4-7) zur Herbeiführung einer schrittweisen Bewegung des Schrittschaltmotors eingesetzt ist.
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