DE3237085C1

DE3237085C1 - Gleitlager

Info

Publication number: DE3237085C1
Application number: DE3237085A
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. Szenger (FH), 7923 Königsbronn
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 1982-10-07
Filing date: 1982-10-07
Publication date: 1983-11-17
Also published as: JPS5986712A; US4515415A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager für ein an einer prismatischen Führungsschiene längsgeführtes Teil.

Für Längsführungen "werden überwiegend Gleitlager eingesetzt, da sie im Vergleich zu Wälzkörperführungen oder Luftlagern den Vorteil eines einfachen Aufbaus besitzen. In einigen Fällen wird ein Gleitlager auch gerade wegen des im allgemeinen unerwünschte Effektes der Selbsthemmung ausgewählt. So eignet sie ein selbsthemmendes Gleitlager gut zur Führung des verschieblichen Teils von Spannungsvorrichtungen, z. B. des Auslegers eines Spitzenbokkes, da dann separate Klemmschrauben zur Festlegung des Teils nach dem Einspannen des Werkstückes entfallen können.

Gleitlager besitzen jedoch einen Nachteil, der ihre Verwendung in Führungen mit hohen Genauigkeitsanforderungen einschränkt: nach einem Verspannen des Lagers durch Zwangskräfte, die tangential und senkrecht zur Führungsrichtung auf das Lager ausgeübt werden, kehrt das Lager aufgrund der relativ hohen Gleitreibung zwischen Lager und Führung nicht mehr exakt in seine angulare Nullage zurück. Wird ein solches Lager für die Führung eines Auslegers verwendet, an dessen dem Lager abgewandten Ende ein mit hoher Genauigkeit in seiner räumlichen Position zu reproduzierender Meß- oder Referenzpunkt befestigt ist, dann wirkt sich dieser Effekt noch um die Länge des Auslegers übersetzt auf die Positioniergenauigkeit dieses Punktes aus. Eine Vergrößerung der Basis, d. h. der Abmessungen der Führung läßt sich als Abhilfemaßnahme nicht immer durchführen.

Aus der DE-OS 14 97 258 ist eine Schlittenführung bekannt, bei der das geführte Teil über zwei zylindrische Gleitkörper an der Führungsschiene anliegt. Die Gleitkörper liegen in prismatischen Nuten im geführten Teil und sind mit ihren Längsachsen parallel zur Führungsrichtung ausgerichtet. Auch dieses Lager ist

hinsichtlich seiner angularen Lage erhöhten Genauigkeitsanforderungen nicht gewachsen, da die Gleitkörper an jeweils zwei Wänden in ihren Nuten anliegen und sich somit nicht ohne Gleitreibung verdrehen lassen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gleitlager für ein an einer prismatischen Führungsschiene längsgeführtes Teil zu schaffen, das eine hohe Lagereproduzierbarkeit bei möglichst kleiner Füh-

iö rungsbasis besitzt.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.

Mit diesem Aufbau wird erreicht, daß anstelle der in üblichen Gleitlagern bei tangentialen Kräften senk-

recht zur Führungsrichtung sonst auftretenden Gleitreibung zwischen der prismatischen Führung und dem geführten Teil nun Rollreibung auftritt. Dies hat zur Folge, daß der Ausleger beim Wegfall der Querkraft leichtgängiger und daher mit einer um das Verhältnis der Reibwerte für rollende und gleitende Reibung höheren Genauigkeit in seine Ruhelage zurückkehrt.

Dabei tritt auch eine geringfügige Bewegung der Rollen relativ zu dem geführten Teil, d. h. zu dem Lager des Auslegers auf. Die Rollen sind daher vorzugsweise mit einer elastischen Klebmasse am geführten Teil fixiert, die in den in Frage stehenden, geringen Bewegungsbereichen nachgibt. Eine andere Möglichkeit zur Fixierung der Rollen ist deren Ausnahme in elastische Rollenkäfige.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteraüsprüchen und werden nachstehend bei der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Fig. 1-4 näher erläutert:

Fig. 1 stellt die Seitenansicht eines auf einer Meßmaschine befestigten Spitzenbockes dar;

Fig. 2 ist eine detailliertere Ansicht der Führung des Auslegers des Spitzenboclces aus Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Schnittzeichnung der Führung aus Fig. 2 in der Ebene senkrecht zur Führungsrichtung;

Fig. 4-6 sind Schnittzeichnungen eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lagers.

Der in Fig. 1 gezeigte Spitzenbock 3 ist mit seiner

Grundplatte 12 auf der ebenen Arbeitsfläche eines Granittisches 1 montiert, der das verfahrbare Portal 2 einer Mehrkoordinatenmeßmaschine trägt.

Der Spitzenbock 3 besteht aus einer Führungssäule 9, an der der Ausleger 4 mit Hilfe einer Rolle 14 und eines in der quadratischen Führungssäule 9 beweglichen Gegengewichtes 15 leichtgängig in der Höhe verstellbar geführt ist. Der Ausleger 4 trägt die Gegenspitze 5 zu der auf einem Drehtisch 7 im Granit-

brett 1 der Maschine befestigten Spitze 6. Zwischen

■ den Spitzen S und 6 ist das Werkstück 8 eingespannt.

Die Führung des Auslegers 4 erfolgt über ein Gleitlager, das als Lagerkörper vier Gruppen 25-28 zu je

drei Rollen besitzt (Fig. 2 und 3). Diese Rollen sind mit ihrer Längsachse parallel zur Führungsrichtung angeordnet und befinden sich unter Vorspannung in dem Spalt zwischen der Führungssäule 9 und dem darum gelegten Lager des Auslegers 4. Die Rollen 25a-2%d sind jeweils mit einer elastischen Klebmasse 33 am Ausleger 4 fixiert und ermöglichen damit ein nahezu reibungsfreies, d. h. sehr exaktes Rückkehren des Auslegers 4 in seine Ruhelage nach einer Verdre-

hung des Lagers beispielsweise aufgrund von Querkräften, die auf den Ausleger wirken.

Infolge der in F i g. 2 skizzierten, versetzten Anordnung der Rollentripel 25/27 und 26/28 der von der Spitze 5 ausgehenden vorderen und hinteren Lagerteile tritt eine Selbsthemmung dieses Lagers dann ein, wenn auf die Spitze 5 zu gerichtete Kräfte auftreten, d. h. beim Spannvorgang. Ein separates Klemmen des Auslegers 4 an der Führungssäule 9 ist dabei nicht erforderlich.

In den Fig. 4-6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt.

In einem um die Führungsschiene 19 mit quadratischem Querschnitt gelegten Lagerkörper 16 sind in zwei Ebenen je vier Rollen Πα-duna 18α-ίί angeordnet, deren Längsachsen parallel zur Führung verlaufen und die auf der Führungsschiene 19 gleiten.

Diese Rollen sind mit Hilfe von Rollenkäfigen aus Stahlblech am Lagerkörper 16 fixiert, deren Seitenteile federnd nachgeben. Ein stirnseitiges Verschieben der Rollen 17, 18 in den Käfigen wird durch die an dieser Stelle dickwandigen Teile der Rollenkäfige 22 verhindert.

Die Rollen 17b und c der unteren Ebene des Lagers und die vier Rollen ISb und c der oberen Ebene des Lagers sind aufeinander gegenüberliegenden Seiten der Führungsschiene angeordnet. Auf der jeweils gleichen Ebene liegen ihnen Kugelräder 20b und 20c bzw. 21b und 21c gegenüber, deren Achsen senkrecht zur Führungsrichtung ausgerichtet sind und demzufolge leichtgängig an der Führungsschiene 19 abrollen.

Wie in F i g. 5 dargestellt läßt sich das Lager 16 mit Hilfe eines Hebels 16d verspannen, der über die Schraube 16c die Fortsätze 16a und 16b zusammenzieht. Nach dem Lösen der Verspannung läßt sich das Lagerteil 16 leichtgängig entlang der Führung 19 verschieben.

Diese Führung wirkt in einer Richtung, nämlich in der mit dem Pfeil 3D in Fig. 6 bezeichneten Richtung selbsthemmend, wenn der Abstand a._K zwischen dem Kraftangriffspunkt und der Führung die Bedingung:

erfüllt, wobei L die Länge der Führung und μ der Reibwert für gleitende Reibung zwischen den Rollen 17,18 und der Führungsschiene 19 ist.
-In der entgegengesetzten Richtung tritt aufgrund der Führung durch die rollenden Räder 21, 22 keine Selbsthemmung auf.

Wirken auf das Lager 16 im verspannten Zustand Querkräfte F_Q (siehe Pfeil 29 in Fig. 4 und 5), die das Lager in eine Drehung um die Führungsrichtung zwingen, dann tordiert das Lager unter Abrollen auf den elastisch fixierten Rollen 17 und 20, wobei sich wegen der dabei entstehenden Vergrößerung des Durchmessers des Lagerkörpers 16 eine Druckspannung aufbaut, die das Lager nach Wegfall der Querkräfte Fq wieder in seine Ruhelage zurücktreibt. Wegen der dabei auftretenden, rollenden Reibung zwischen Lagerkörper und Führung wird die Ruhelagung mit hoher Genauigkeit wieder reproduziert.

Die vorstehend beschriebenen Lager sind nicht nur zur Führung der Ausleger von Spitzenböcken geeignet, sondern für eine ganze Reihe anderer Zwecke. Beispielsweise sei auf die Verwendung für die Reiter von optischen Bänken hingewiesen, bei denen des ebenfalls auf eine exakte angulare Positionierung der von ihnen gehaltenen optischen Elemente ankommt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

1. Gleitlager für ein an einer prismatischen Führungsschiene (9,19) längsgeführtes Teil, wobei im Lager zumindest teilweise Rollen (25-28} 17,18) als Lagerkörper verwendet sind, deren Längsachsen parallel zur Führungsrichtung ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen senkrecht zur Führungsrichtung nachgiebig am geführten Teil (4; 16) fixiert sind.

2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (25-28) mit einer elastischen Klebmasse (33) fixiert sind.

3. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (17, 18) in Käfigen (22) gehalten sind, deren Wände elastisch nachgeben.

4. Gleitlager nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Gleitlagerkörper verwendeten Rollen (17₅18) mit in Führungsrichtung abrollenden Lagerkörpern (20, 21) kombiniert sind.

5. Gleitlager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Verwendung zur Führung des verstellbaren Auslegers (4) eines Spitzenbockes (3).