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Präzisionsführung
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Die Erfindung betrifft allgemein die Führung zweier translatorisch
bewegbarer Elemente gegeneinander, wobei die leichtgängige, spielfreie Bewegung
eines Schlittens entlang einer Geraden und eine genau definierte, schrittweise Fortbewegung
dieses Schlittens entlang der Geraden gewährleistet ist. Dies betrifft insbesondere
die Führung eines Tisches längs einer Führungsschiene für feinmechanische- und Bürogeräte
wie z.B. die Führung des Kartenträgers einer Kartencodiermaschine.
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Die bisher bekannten Führungen an solchen Geräten bestehen darin,
daB Buchsen auf Stangen oder Gußteile in Nuten gleiten. Beide Ausführungen haben
den Nachteil, daß Leichtgängigkeit nur bis zu einer gewissen Grenze, die durch die
Gleitreibung gegeben ist, durch Spiel erzeugt werden kann, was wiederum die Genauigkeit
stark beeinträchtigt.
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Verringert man jedoch das Spiel, so ergeben sich übergroße Reibungs-und
damit Kraftmomente, die bei solchen Apparaten ohne erhöhten Aufwand nicht aufzubringen
sind.
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weiterhin sind insbesondere im Büromaschinenbau Rollenführungen bekannt,
wobei Kugeln zwischen gegenseitig ineinander eingreifenden, parallelen Führungsschienen
laufen. Hierbei könnte eine spielfreie Translationsbewegung zweier Elemente gegeneinander
nur durch außerordentlichen Fertigzungsaufwand durch Parallelschleifen an Innenflächen
erreicht werden.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, für zwei translatorisch
gegenseitig bewegbare Elemente eine hochyräzise, spiel-und wartungsfreie Führung
bei gleichzeitig optimaler Leichtgängigkeit zu schaffen, wobei eine genau definierte
schrittweise Fortbewegung gegenüber dem feststehenden Teil gewährleistet ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe werden um eine Führungsschiene mit quadratischem,
rechteckigem oder rundem 4uerschnitt Wälzlager als Gleitrollen angeordnet. Diese
Wälzlager sind auf Achsen in einem rechteckigen oder quadratischem Führungsrohr
paarweise sich gegenüberliegend und gegeneinander versetzt angeordnet, wobei åe
2 benachbart über Eck liegende Achsen feststehen und die diesen jeweils gegenüberliegenden,
zugeordneten Achsen zur Herbeiführung der Spielfreiheit schwenkhar verstellbar und
festlegbar sind. Eine solche Kombination von åe 4 Gleitrollen befindet sich an jedem
Ende des längs verschiebbaren, als Tischträger dienenden vierkantigen Führungsrohres.
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Die Schwenkbarkeit der Achse der beweglichen Gleitrollen wird herbeigeführt,
indem diese in einem U-förmigen Träger liegt, dessen Schenkel um eine feststehende,
in dem vierkantigen Führungsrohr befestigte Achse über den Einstellbereich schwenkbar
und festlegbar sind. Die genau definierte, schrittweise Fortbewegung des spielfrei
auf der Gleitschiene laufenden Vierkantrohres bzw. Tisches wird über eine, an der
Unterseite desselben angebrachte Zahnstange mit symetrischer Zahnprofil, in welche
ein gleichartiges, magnetisch gesteuertes und mit Federkraft gegen die Zahnstange
gedrücktes kurzes Raststück eingreift, erreicht.
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Da der fisch sich unter der Wirkung einer Zugfeder weiterbewegen will,
kann durch elek*ronische Steuerung der Anzugsdauer eines gegen die Einrückfeder
arbeitenden Elektromagneten die Schrittweite des Tisches ( n x Teilung der Zahnstange
) eingestellt werden. Die Einrastung des tymetrischen Dreiecksprofils der Verzahnung
ist beiderseits unverrückbar,
während bei den sonst üblichen Sägeahnverzahnungen
die eine Bewegungsrichtung verblockt ist, und in der Gegenrichtung der Tisch schon
mit geringer Kraft verschoben werden kann. Der Andruck der Rastung gegen die Zahnstange
wird durch zwei auf der geschliffenen Rückseite der Zahnstange gegenüber der Rastung
angebrachten Gegenlager aufgefangen.
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Auf diese Weise erhält man eine hochpräzise, spielfreie Führung mit
definierter und unverrückbarer Schrittstellung des Tisches, wobei die Leichtgängigkeit
durch die Wälzlager gewährleistet ist.
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Zum besseren Verständnis ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt.
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Bs zeigen: Fig. 1 die Ansicht eines um einen quadratischen Führungsstab
mit Rollen angeordneten Führungsrohres.
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Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Führungsrohr mit der Anordnung
der feststehenden und einstellbaren Gleitrollen.
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Fig. 3 den Verlauf der Schnittlinie der Fig. 2 in Draufsicht.
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Fig. 4 die Anordnung der Einrückvorrichtungdes Raststücks in die
Zahnstange zur schrittweisen Fortbewegung des Tisches.
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Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 4 Einzelheit "C".
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Um die in Fig. 1 mit quadratischem Querschnitt dargestellte Führungsschiene
1 sind die über Eck feststehenden aber gegenseitig versetzten Gleitrollen 2a und
die über Eck stehenden, beweglichen aber versetzten Gleitrollen 2b angeordnet. Die
Gleitrollen bestehen aus Wälzlagern, deren feste Achsen 3a im quadratischen oder
rechteckigen Führungsrohr 4 festliegen, während die beweglichen Achsen 3b in einem
U-förmigen Träger 5 liegen.
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Dieser U-förmige Träger ist schwenkbar um eine im Führungsrohr 4 festliegende
Achse 6 (Fig.2) angeordnet, wobei der Schwenkbereich durch eine Bohrung 7, die gröBer
ist als der Durchmesser einer Feststellschraube 8, gegeben ist. Auf der Oberseite
des Führungsrohres 4 ist der wisch, bzw. Kartenträger 9 befestigt, während an der
Unterseite des Führungsrohres die Zahnstange 10 zur schrittweisen Fortbewegung des
Führungsrohres 4 gegen die an einem nicht dargestellten Rahmen
befestigte
Führungsschiene 1 angeordnet ist.
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Die Zahnstange 10 und das in sie eingreifende Raststück 11 haben ein
symetrisches Dreiecksprofil 12 (Fig. 5).
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Fig. 4: Das Raststück 11 ist auf ein T-förmiges Führungssti'ck 15
aufgeschraubt, welches in einer Führung 14 längs verschiebbar ist. Die Führung 14
ist auf einer Grundplatte 15, welche über ein Blech 16 (Fig. 1) mit dem nicht dargestellten
Rahmen verbunden ist, befestigt.
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Am Ende des T-förmigen Führungsstückes 13 ist eine um den Stift 17
schwenkbare Gelenkgabel 18 angebracht, in welche der verlängerte Anker 19 des Elektromagneten
20 eingeschraubt ist.
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Zwischen der Gelenkgabel 18 und dem Ankerkern 21 ist eine Druckfeder
22 angeordnet, welche sich gegen ein Winkelstück 23 abstützt. Das Winkelstück 23
ist auf dem Blech 16 befestigt.
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Der Druck, den die Feder 22 über die Gelenkgabel 18, das Führungsstück
13 und das Raststück 11 auf die Zahnstange 10 ausübt, wird durch mindestens zwei
an der geschliffenen Rückseite 24 der Zahnstange 10 angeordnete Wälzlager 25 aufgefangen.
Diese Wälzlager sind auf Distanzbolzen 26 (Fig. 1) am Blech 16 befestigt.
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Die spielfreie Führung der translatorisch gegeneinander bewegbaren
Führungsschiene 1 und des auf dem Führungsrohr 4 befestigten Tisches 9 wird herbeigeführt,
indem die beweglichen Gheitrollen 2b gegen die Führungsschiene 1 gedrückt werden,
während die feststehenden Gleitrollen bereits an der Führungsschiene 1 anliegen.
Hierbei werden die Feststellschrauben*8 angezogen und blockiert.
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Hierdurch wird eine spielfreie, leichigängige Führung erreicht. Der
längsbewegli¢he tisch 9 steht unter der Wirkung einer nicht dargestellten
Zugfeder,
welche ihn gegenüber dem feststehenden Raststück 11 fortbewegen will. Durch einen
Druckschalter wird der i:lektromagnet über die Geräteelelrtronik in Tätigkeit gesetzt,
wodurch die schrittweise YJeiterbevegung des Tisches durch elektronische Steuerung
der Anzugsdauer des gegen die EinrückBeder (Druckfeaer 22) arbeitenden Elektromagneten
20 eingestellt wird.
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Die Schrittweite des Tisches läßt sich durch die Wahl der Teilung
der Zahnstange 10 und bei festliegender Teilung durch Wahl der Anzugsdauer des wlagneten
20 einstellen.
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Anstelle der nahezu reibungsfrei wirkenden Gleitrollen 2a, 2b, 25
können auch je nach Bedarf Gleitstücke aus gleitfähigem Material wie Metall, Kunststoff,
Glas, Stein, Graphit oder sonstigen liIineralien eingesetzt werden.
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Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die beweglichen Achsen
3b durch feststehende Achsen zu ersetzen. Hierbei kommen der U-förmige Trager 5
mit der Achse 6, der Bohrung 7 und der Feststellschraube 8 in Fortfall. Bei einer
solchen, weniger aufwendigen Ausführung muß der Abstand wischen den gegenüberliegenden
Achsen 3a und 3b um ein geringes Maß kleiner sein, als die Breite der Führungsschiene
1 plus 2 mal dem Radius der Gleitrollen 2a und 2b.
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Dieses Maß ist so gewählt, daß nach Einführen der Führungsschiene
1 zwischen je 2 Gleitrollen 2a, 2b eine leichte, im elastischen Bereich liegende
Durchbiegung der Achsen 3a, 3b entsteht. Durch den, durch die elastische Federung
der Achsen 3a, 3b erzeugten Druck auf die Gleitrollen 2a, 2b und damit auf die Führungsschiene
1 wird absolute Spielfreiheit der Führung erreicht. Hierbei bleibt der Vorteil der
Leichtgängigkeit der als Gleitrollen verwendeten Wälzlager erhalten.