DE3015067A1

DE3015067A1 - Gleitfuehrung und verfahren zum tragen eines maschinenschlittens

Info

Publication number: DE3015067A1
Application number: DE19803015067
Authority: DE
Inventors: Rudolf J.A. Vlaardingen Kimmelaar
Original assignee: Cincinnati Milacron Inc Cincinnati Ohio; Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1979-09-13
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1981-03-19
Also published as: NL174490C; JPS5645346A; JPS5761535B2; NL174490B; GB2058612A; GB2058612B; US4252381A; FR2464789A1; NL8002323A; DE3015067C2; FR2464789B1

Description

Case 7910

CINCINNATI MILAGRON INC.

4701 Marburg Avenua, Cincinnati, Ohio 45209, USA

Gleitführung und Verfahren zum Tragen eines Maschinenschlit-

tens

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Maschinengleitführungen zum Tragen von Maschinenelementen auf relativ bewegbaren Schlitten. In der Technik der Maschinengleitführung, insbesondere bei solchen, die in Werkzeugmaschinen verwendet werden, wo die Gleitführungen und deren zugehörige Bauteile verhältnismässig schwer sind (etwa Schleifscheibenköpfe), bestand seit langem das Problem, eine Maschinengleitführung zu schaffen, die beim normalen Betrieb verhältnismässig kleine genaue Bewegungsschritte ausführen kann. Diese Bewegungsschritte können erforderlich werden auf Grund von Werkzeugverschleiss oder Schleifscheibenverkleinerung, etwa bei einer spitzenlosen Schleifmaschine. Es ist erwünscht, den Schleifscheiben-Coder Werkstücks-) Trägerschlitten zu kompensieren, um die Abmessungen des Werkstrücks aufrechtzuerhalten. Die Erscheinung der Reibung ist dem Maschinenkonstrukteur allgemein bekannt. Insbesondere wird eine als Stick-Slip-Erscheinung (= ruckendes Gleiten) angetroffen, wenn das Gewicht der Bauteile gross wird, etwa bei einem Tragschlitten für die Regelscheibe einer spitzenlosen Schleifmaschine. Der Reibungskoeffizient ist im allgemeinen eine relative Grosse, die durch die Materialien der aufeinanderliegenden Bauteile erzeugt wird. Während die Erscheinung des Stick-Slip-Gleitens nicht ganz verständlich ist, glaubt man, dass eine gewisse Anziehungskraft sich zwischen zwei aufeinanderliegenden Teilen entwickeln kann. Im mikroskopischen Masstab können sehr winzige unebene Oberflächenstrukturen mechanisch miteinander in Eingriff kommen und dann einen

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Widerstand erzeugen, wenn eine gegenseitige Bewegung der Bauteile erforderlich wird.

Verschiedene bisherige Gleitführungskonstruktionen versuchten eine glatte gegenseitige Bewegung eines Schlittens zu einem anderen. Dies sind etwa: (a) ebene Gleitführungen, bei denen beide gegeneinander bewegten Bauteile fein geschabt oder geschliffen sind, um eine Verteilung des Schmieröls auf der gesamten Gleitfläche zu versuchen; (b) ein gerilltes bewegbares Glied einer sich auf einem fein geschabten Gegenglied bewegenden Gleitführung in einem v/eiteren Versuch zur Schmierung der Zwischenfläche mit Schmiermittel; (c) Kugelbahn- oder Nadelrollenträger, bei denen die gegen die Reibung wirkenden Elemente in einem Käfig angeordnet sind und auf an Gegengleitführungen befestigten gehärteten Streifen rollen; (d) eine ebene Gleitführung mit einem hiermit zusammenwirkenden reibungsarmen Material, etwa die allgemein bekannten Fluorcarbonkunststoff-Einsätze; (e) hydrostatische Taschen, die einen auf einen Ölfilm befindlichen Schlitten gegenüber einem Eingriffsteil anheben. Den bisherigen Gleitführungskonstruktionen haften viele Uachteile an. Zum Beispiel haben die ebenen Gleitführungen ein hohes Reibungspotential, wobei bei jeglichem Mangel an Schmiermittel - in Verbindung mit schwingenden Belastungen - ein Haften zwischen den Grenzflächenmaterialien auftreten kann. Die gerillten Schlitten (insbesondere bei Verwendung von Gusseisen auf Gusseisen) ergeben eine grosse Verbesserung gegenüber den geschmierten ebenen Schlitten. Es ist aber nicht gewährleistet, dass das Schmiermittel sich vollständig auf jede Schlittenstelle auf ihren Gegenstück verteilt. Daher sind für gewöhnlich Stick-Slip-Gleiten und eine beträchtliche Reibung gegenwärtig und kann eine gute Wiederholbarkeit der Kompensationsbewegungen mit dieser Art von Schlitten nur schwer eingehalten werden. Die reibungsarmen Rollenanordnungen sind dadurch von Nachteil, dass ein reines Rollen im allgemeinen nicht erzielbar ist, sondern dass eine Kombination aus Gleiten und Rollen Vorhandensein kann, wobei die Rollen und ihre Käfige dazu neigen, zum. einen oder anderen Ende des Schlittens zu wandern. Ferner nei-

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gen die Bollen oder Kugeln dazu, sich in die tragende Bahnoberfläche einzudrücken, wodurch sie die Vorbelastung und das glatte Rollen der Anordnung beeinträchtigen. Die Verwendung von reibungsarmen Bahnmaterial ergibt in sicherer Weise unter schwingenden Belastungen kein Haften und nur kleine Stick-Slip-Probleme. Jedoch ist der Verschleiss ein grosses Problem, was ein Austauschen von Maschinenelementen ergibt, um die Bemessungsfähigkeiten der Maschine zu gewährleisten, was eine insgesamt teuere Anordnung ergibt. Das mit hydrostatischen Taschen arbeitende Verfahren zum Tragen von Gleitführungen ergibt eine Schlittenanordnung mit extrem niedriger Reibung und mit keinen Stick-Slip-Problemen. Jedoch ist diese Art von reibungsarmen Gleitführungen von Präzisionsmaschinen, wie Schleifmaschinen, nachteilig auf Grund ihrer niedrigen Dämpfung sfähigkeit und niedrigeren statischen Starrheit, was eine geringere !Fähigkeit zum Dämpfen jeglicher Maschinenschwingungen ergibt. Ein grosses Problem ist ferner das Sammeln von Öl, dessen Entfernen von der Schlittenanordnung und das Freihalten des Öls von Verunreinigungen. Die Abdichtung der Gleitführung ist in Anwesenheit von Spänen, Schleifabfall usw. schwierig.

Die Erfindung vermeidet die diesen bisherigen Gleitführungen eigenen Schwierigkeiten.

Die Erfindung ist dargestellt in Verbindung mit einem Maschinengleitführungssystem einschliesslich einer ersten Gleitfläche einer ersten Gleitführung, die längs einer zweiten Gleitfläche relativ bewegt werden soll- Eine Vielzahl von Rillen ist in einem mittleren Bereich in der ersten Gleitfläche angeordnet, die zur zweiten Gleitfläche hinweist, wobei ein im wesentlichen durchgehender glatter Oberflächenteil der ersten Gleitfläche an den mittleren Bereich angrenzt. Eine DruckmittelÖffnungsanordnung dient zum Zuführen von unter Druck stehendem Druckmittel zu im wesentlichen allen im mittleren Bereich gelegenen Rillen, wobei das unter Druck stehende Druckmittel vorzugsweise mit Schmieröl vermischte Luft ist. Das unter Druck stehende Druckmittel ist bestrebt, die Gleitführung dadurch zu schmieren

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und 2ZU tragen, dass sie einen Teil der Last aufnimmt, wobei die Rillen zur Verringerung des Flächenbereichs an der Zwischenfläche der ersten und der zweiten Gleitflächen dienen. Hierdurch wird eine zwangsläufigere und gleichmässigere Verteilung des Schmieröls erzielt.

Die Erfindung betrifft kurz zusammengefasst eine Gleitführungsanordnung, bei der ein erster Schlitten eine erste Gleitfläche aufweist, die längs eines zweiten Schlittens bewegbar ist. Die erste Schlittenfläche hat eine Vielzahl von Rillen, die in einem in der ersten Gleitfläche definierten mittleren Bereich ausgebildet sind. Ein durchgehender glatter Teil der ersten Gleitfläche umgrenzt den gerillten mittleren Bereich, wobei schraiermittelhaltiges unter Druck stehendes Druckmittel in den gerillten mittleren Bereich eingeführt wird zum Aufnehmen der normalen Last und zum glexchraassigeren Verteilen des Schmiermittels.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise be- . schrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer spitzenlosen Schleifmaschine mit der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht von unten in Richtung von 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt 5-3 von Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt 4-4 von Fig. 2;

Fig. 5 einen typischen Nutquerschnitt 5-5^ von Fig. 2;

Fig. 6 einen Schnitt 6-6 von Fig. 2.

Fig. 1. zeigt in Seitenansicht eine die Erfindung anwendende spitzenlose Schleifmaschine 10, die im allgemeinen aus bekannten Elementen für spitzenlose Schleifmaschinen besteht, z. B.

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aus einem einen Schleifscheibenkopf 12 tragenden Unterteil 11, aus einem Regelscheibenkopf 13, der von einer Gleitführung 14 getragen wird zur geradlinigen Bewegung des Regelscheibenkopfs 15 gegenüber einem Werkstück 16 und einer Schleifscheibe 17, und aus einer ebenfalls von der Gleitführung 14 getragenen Werkstückauflage 18, wobei die Gleitführung 14 und eine Zustelleinheit von einer auf dem Unterteil 11 ruhenden Schwenkplatte 20 getragen werden.

Die Gleitführung 14 hat eine untere erste Gleitfläche 21, die auf einer zweiten Gleitfläche 22 aufliegt, die das Oberteil der Schwenkplatte 20 enthält. Die Schwenkplatte 20 hat einen mittleren Teilabschnitt 23, der die Gleitführung 14 bei ihrer Auslenkung an einem Verschieben zur· einen oder anderen Seite hält. Eine Zustelleinheit 19 ist gegenüber der Gleitführung 14 fest, während eine Zustellspindel 24 in der Zustelleinheit 19 drehbar ist und das Regelscheibengehäuse 13 mit dessen zugehöriger Gleitführung 14, an der es durch eine herkömmliche Klemmeinrichtung 25 geklemmt ist, auf der Schwenkplatte 20 vorwärts- und zurück antreiben kann. Wie schematisch in Fig. 1 dargestellt, ist eine Druckmittellextung 26 an eine Öffnung 27 in der Seite der Gleitführung 14 angeschlossen und nimmt unter Druck'stehendes Fluid, vorzugsweise mit einem Schmieröl vermischte Luft, auf. Die von einer Druckquelle, etwa von einem nicht gezeigten Kompressor, stammende Luft tritt in herkömmlicher Weise in einen Leitungsfilter 28 ein zum Reinigen der Luft von Verunreinigungen und Wasser und strömt dann durch eine Schraiereinheit 29, wo das Öl durch die Luft aufgenommen wird. Danach strömt die Luft durch einen Druckregler 30 zur Steuerung des Druckmitteldrucks auf eine gewünschte festgesetzte Höhe.

Fig. 2 ist eine Ansicht von unten auf den entsprechenden Teil der Gleitfläche 21 der Gleitführung 14. Die Gleitfläche 21 ist mit einer Vielzahl von diagonalen Rillen 31 gearbeitet, die in einem mittleren Bereich 32 von etwa 0,5 mm Tiefe eingeschnitten sind. Dieser Bereich ist in der ersten Gleitfläche 21 gemäss dem in Fig. 4 im Querschnitt dargestellten Rillenprofil

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ausgebildet. Der mittlere Bereich. 32 ist durch im Querschnitt in !ig. 5 dargestellte Endnuten 33 umgrenzt, wobei zur leichteren Druckmittelverteilung Quernuten 34- die Endnuten 33 der Grenznut miteinander verbinden. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Rillen 31 vollständig über die Gleitfläche 21 geschnitten. Danach wird ein ausserhalb der Grenznut liegender Teil 35 der Gleitfläche, d. h. ein im wesentlichen durchgehender glatter Teil der ersten Gleitfläche 21, dadurch hergestellt, dass der Grenzbereich mit einer Epoxidverbindung 36 gefüllt wird, die im Verhältnis weicher als das Gleitführungsmaterial ist, vgl. Fig. 3· Die Öffnung 27 zum Einführen von unter Druck stehendem Druckmittel und von schmierendem Druckmittel in die Gleitführung 14 ist zusammen mit einer geeigneten Querbohrung 37 gestrichelt dargestellt, wodurch die Einführung des Druckmittels in die Quernut 33 der Gleitführungsfläche ermöglicht wird.

Fig. 6 ist ein Querschnitt durch die Gleitführung 14 mib einer Darstellung der Hüten 33, 34 und der Druckmittelöffnung 27, 37-Die hiermit zusammenwirkende Gleitfläche 22 der Schwenkplatte 20 ist zusammen mit dem Keilabschnitt 23 gestrichelt dargestellt in glattem Lagereingriff mit einem Innenrand 38 der Gleitfläche 21 zur Verhinderung einer Verschiebung der Gleitführung 14 während ihrer Auslenkung.

Der im Verhältnis weichere Teil 35 der ersten Gleitfläche 21, d. h. der als Füllmittel Epoxid oder dgl. enthaltende Bereich, dient .grösstenteils als Druckdichtung zur Kontrolle des Entweichens des Luftdrucks aus den Rillen 31 des mittleren Bereichs 32. Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, dass bei Auftreten des Maschinenverschleissmechanismus jegliche kleine ausbrechende Teilchen der zusammenwirkenden Gleitführungen 14, 20 oder andere auf den Gleitflächen vorliegende Verunreinigungen dazu neigen, in den weicheren Teil 35 der Gleitfläche 21 eingebettet zu werden. Hierdurch wird eine verhältnismässig störungsfreie Zwischenfläche auf den Gleitführungen 21, 22 geschaffen. Der unter Druck gesetzte mittlere Bereich 32 ist bestrebt, zweierlei Din-

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ge zu gewährleisten: (a) das Schmiermittel wird im Vergleich zur lediglich statischen Schmierung gleichmässiger auf der Gleitfläche verteilt; (b) das Maschinenschlittengewicht wird durch die tragende Kraft verringert, die sich aus dem Druckzeiten des mittleren Bereichs 32 ergibt, was die Wahrscheinlichkeit des Stick-Slip-Gleitens verringert, während veränderliche Dämpfungseigenschaften beibehalten werden. Die Gleitführung der Erfindung behält die gewünschten Eigenschaften der ebenen Gleitführungen bei, indem eine bessere Eontrolle und Dämpfung des Ratterns und anderer Schwinkungen (Schlittenrumpeln) die Ausführung verhältnismässig kleiner Bewegungen der Gleitführung gegenüber deren tragenden Schlitten bei dem gewünschten Verhalten bezüglich Wiederholbarkeit der Schlittenbewegung gestatten.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschliesslich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Leerseite

Claims

Karl A. ηΠΛΝΟΓ ^DKarl ηΠΛ\^[" Diplom

BROSE BROSE ^{g u e}

D-8023 München-Pullach. Wiener Str. 2: Tei. (.Π8&) Ί 93 -(O 71. Telt-X 5 2:2 117 b:os d; Cables: «Patentibus» München

Ihr Zeichen: Case 7910 Tag:

Yourref.: Date: lö . April

CINCIMHATI I/IILACROIT IHC

4-701 Marburg Avenue, Cincinnati, Ohio 4-5209, USA

Patentansprüche

1. ) Gleitführung, ge k e η η ζ ei c h η e t durch eine auf der Gleitführung (14-) befindliche erste Gleitfläche (21), die längs einer hiermit zusammenwirkenden zweiten Gleitfläche (22) relativ verschiebbar ist, durch mehrere Eillen (31) in einem in der ersten Gleitfläche (21) abgegrenzten mittleren Bereich (32), durch einen an den mittleren Bereich (32) angrenzenden, im wesentlichen durchgehenden glatten Teil (35) der ersten Gleitfläche (21), und durch eine Einrichtung (27-30) zum Einführen von unter Druck stehendem Druckmittel zu im wesentlichen allen Rillen (31) des mittleren Bereichs (32).

Maschinengleitführung, gekennzeichnet durch eine auf der Gleitführung (14) befindliche erste Gleitfläche (21), die längs einer hiermit, zusammenwirkenden zweiten Gleit-

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fläche (22) relativ verschiebbar ist,, durch mehrere Billen (31) in einem in der ersten Gleitfläche (21) abgegrenzten mittleren Bereich (32), durch einen an den mittleren Bereich (32) angrenzenden, im we-sentlichen durchgehenden glatten Teil (35) der ersten Gleitfläche (21), durch eine im wesentlichen alle im mittleren Bereich (32) befindlichen Rillen (31) verbindende Nut (34-) und durch eine mit der Nut (34-) in "Verbindung stehende Druckmittelöffnung (37) in der Gleitführung (14-). ■-.-.>■■■■,."■-

3· Gleitführung nach Anspruch 1 oder 2,.dadurch gekennzeichnet, dass der durchgehende glatte Teil (35) der ersten Gleitfläche (21) zum Teil aus einem Material besteht, das weicher als die erste oder die zweite Gleitfläche (21; 22) ist. ... .

4-. Gleitführung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine in der ersten Gleitfläche (21) befindliche Begrenzungsnut (33, 34-), die die Grenze zwischen dem mittleren Bereich (32) und dem durchgehenden glatten Teil (35) durchquert. . .

5. Gleitführung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zwischen den Rillen (31) und der zweiten Gleitfläche (22) befindliches unter Druck stehendes Druckmittel. . . . ... . -..,..

6. Gleitführung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel Luft ist.. ... ■.,.,. . .

7. Gleitführung nach Anspruch 4-, dadurch .gekennzeichnet, dass das Druckmittel ein Gemisch aus Luft und .Öl ist.

8. Gleitführung für Werkzeugmaschinen, gekennzeichnet durch einen ersten Schlitten mit einer ersten Gleitfläche (21), die längs einer, hiermit zusammenwirkenden

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zweiten Gleitfläche (22) relativ bewegbar ist, durch mehrere Rillen (31), die in einem in der ersten Gleitfläche (21) abgegrenzten mittleren Bereich (32) ausgebildet sind, durch einen auf der ersten Gleitfläche (21) ausgebildeten, im wesentlichen durchgehenden glatten Teil (35), der an den mittleren Bereich (32) angrenzt und zum Teil aus einem Material besteht, das weicher als die erste oder die zweite Gleitfläche (21; 22) ist, durch eine in der ersten Gleitfläche (21) befindliche Begrenzungsnut (33, 34-)* die die Grenze zwischen dem mittleren Bereich (32) und dem durchgehenden glatten Teil (35) durchquert und im wesentlichen alle Rillen (31) miteinander verbindet, und durch eine Einrichtung (37) zum Zuführen von Druckmittel zu den Rillen (31)·

9. Gleitführung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Zuführen von Druckmittel eine im ersten Schlitten ausgebildete Druckmittelöffnung (37) ist.

10. Verfahren zum Tragen eines Maschinenschlittens, gekennzeichnet durch Ausbilden einer Vielzahl von Rillen in einem in einer Tragfläche des Maschinenschlittens abgegrenzten mittleren Bereich derart, dass eine an den mittleren Bereich angrenzende glatte Fläche übriggelassen wird, durch Verbinden von im wesentlichen allen Rillen, durch Anbringen des MaschinenSchlittens an einem zweiten Schlitten und durch Zuführen von unter Druck stehendem Druckmittel zu den Rillen.

11. Verfahren zum Tragen eines Maschinenschlittens, gekennzeichnet durch Ausbilden einer glatten Tragfläche auf einer Unterseite des Maschinenschlittens, durch Ausbilden von mehreren Rillen in einem in der Tragfläche abgegrenzten mittleren Bereich zum Erzeugen eines an den.mittleren Bereich angrenzenden glatten Flächenteils, durch miteinander Verbinden von im wesentlichen allen Rillen, durch Nuten der Tragfläche längs der Grenze

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des mittleren Bereichs, durch Anbringen des Maschinenschlittens an einem relativ feststehenden zweiten Schlit ten, durch Zuführen eines unter Druck stehenden Gemischs aus Luft und Öl zu den Zahnschnitten und durch Bewegen des Maschinenschlittens auf den zweiten^ Schlitten, während die Rillen unter Druck gesetzt werden.

12. Gleit führungssysteni für eine Werkzeugmaschine, mit einem ein relativ bewegbares Maschinenteil tragenden Unterteil, wobei das Gleitführungssystem auf dem Unterteil oder auf dem Maschinenteil eine erste Gleitfläche und auf dem jeweils anderen Teil von Unterteil und Maschinenteil eine zweite Gleitfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet , dass die erste Gleitfläche (21) eine 'Vielzahl von in einem darin abgegrenzten mittleren Bereich (32) ausgebildeten Rillen (31) und einen an den mittleren Bereich (32) angrenzenden durchgehenden .glatten Elächenteil (35) aufweist, wobei das Unterteil (11) oder das Maschinenteil (14) eine Einrichtung (26-30) aufweist zum Zuführen von unter Druck stehendem Druckmittel zu im wesentlichen allen im mittleren Bereich (32) gelegenen Rillen (31),

13· Verfahren zum Tragen eines auf einem ersten Maschinenschlitten angeordneten zweiten Maschinensch!ittens während einer gegenseitigen Bewegung zwischen den beiden Maschinenschlitten, dadurch gekennzeichn e t, dass eine Vielzahl von Rillen in einem in einem der Maschinenschlitten abgegrenzten mittleren Bereich derart ausgebildet wird, dass ein an den mittleren Bereich angrenzender glatter Oberflächenteil übriggelassen wird, dasss im wesentlichen alle Rillen durch eine Druckmittelöffnung miteinander verbunden werden und dass unter Druck stehendes Druckmittel in die Rillen eingeführt wird, während die Maschinenschlitten derart angeordnet sind.

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