DE3309478A1 - Waelzkoerpergelagerte laengsfuehrung - Google Patents

Waelzkoerpergelagerte laengsfuehrung

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DE3309478A1 DE3309478A DE3309478A DE3309478A1 DE 3309478 A1 DE3309478 A1 DE 3309478A1 DE 3309478 A DE3309478 A DE 3309478A DE 3309478 A DE3309478 A DE 3309478A DE 3309478 A1 DE3309478 A1 DE 3309478A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine wälzkörpergelagerte Längsführung. In Gleitteilen von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen und Industrierobotern werden wälzkörpergelagerte Längsführungen zum linearen Führen der Gleitteile eingesetzt.
Bei üblichen wälzkörpergelagerten Längsführungen (vgl. z.B„ die US-Psen 4296974, 4253709 und 4348064) werden die Lagerbahnen, die als Schlittenträgerteile dienen, jeweils an den Armen des Schlittens befestigt, an dem das Gleitteil angeordnet ist. Jede Lagerbahn ist mit einer durchgehenden Bohrung zum Rückführen von unbelasteten Kugeln ausgebildet, · die einen Teil der endlosen Kugellaufbahn bildet.
Bei diesen bekannten Längsführungen müssen jedoch die erwähnten Rückführöffnungen in den Laufringen ausgebildet sein. Dies erfordert eine komplexe Bearbeitung, und es ist daher schwierig, die Längsführungen mit geringen Kosten herzustellen. Da ferner die Laufringe jeweils an den Armen des Schlittens mittels Schrauben befestigt sind, müssen sie in mehreren Bearbeitungsstufen getrennt angeordnet werden. In die Lagerbahnen müssen ferner Befestigungsbohren geschnitten v/erden. Da die Lagerbahnen abgeschreckt werden müssen, besteht ferner die" Gefahr, daß sich in den Befestigungsbohrungen
während des Abschreckens Risse ausbilden. 30
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Längsführungen zu vermeiden. Insbesondere soll die Herstellung vereinfacht und damit kostengünstiger v/erden.
35
L J COPY
Γ - 5 - Π
Diese Aufgabe wird insbesondere mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst. Die erfindungsgemäße Längsführung weist folgende Bestandteile auf: Einen im Querschnitt C-förmigen Schlitten; ein Paar Lager bahnen, die in Aussparungen eingepaßt sind, die auf der Innenseite jedes Arms des Schlittens ausgebildet sind; ein durch einen Bolzen angezogenes Befestigungsglied, der sich durch das Mittelteil des Schlittens erstreckt, um das Paar lagerbahnen in ihren Positionen festzuhalten; eine Laufschiene, die in den Raum eingepaßt ist, der durch das Paar am Schlitten befestigten Lagerbahnen und das Befestigungsglied definiert ist; ein Paar Führüngsabdeckungen, die an dem vorderen und dem hinteren Ende des Schlittens befestigt sind; und mehrere Kugeln, die in endlosen Kugellaufbahnen laufen. Die endlosen Kugellaufbahnen werden gebildet durch Führungsnuten für unbelastete Kugeln im Schlitten und in den .Lagerbahnen, durch !Führungsnuten in den Führungsabdeckungen, durch Nuten für belastete Kugeln in den Lagerbahnen und durch Kugellaufnuten in der Führungsschiene.
Die erfindungsgemäße Längsführung ermöglicht schnelle hin- und hergehende Bewegungen, da der Schlitten aus leichtem Material hergestellt werden kann. Ferner kann die Führungsschiene am unteren Teil mit schrägen Flächen versehen sein, so daß die Führungsschiene leicht an der Bettung befestigt werden kann.
Die erfindungsgemäße Längsführung kann unter anderem die folgenden Bestandteile aufweisen: Einen im Querschnitt C-förmigen Schlitten mit einer Aussparung, die durch eine Horizontalfläche der mittigen Innenseite des Schlittens und durch geneigte Flächen der oberen Innenseite der Arme'definiert wird, wobei der Schlitten in den geneigten Flächen Führungsnuten für unbelastete Kugeln aufweist; ein Paar Lagerbah-
nen ist in die Aussparungen eingepaßt und weist in den zu der geneigten Fläche des Schlittens weisenden Flächen eine
"~~ f*.nPSi
Γ - δ - Π
Führungsnut für unbelastete Kugeln und eine in den gegenüberliegenden Flächen gebildete Nut für belastete Kugeln auf; ein im Querschnitt trapezförmiges Befestigungsglied v/eist geneirre Flächen auf, die in Druckkontakt mit den geneigten Flächen der !Laufringe stehen, in denen die Nuten für belastete kugeln ausgebildet sind; das Befestigungsglied wird mit Hilfe eines Bolzens nach oben gezogen, der sich durch den Schlitten erstreckt und in eine Gewindebohrung im Befestigungsglied eingeschraubt ist; die geneigten Flächen des Befestij^ingsgliedes werden gegen die geneigten Flächen der Lagerbahnen beim Anziehen des Bolzens angedrückt, so daß die Lagerbahnen in den Aussparungen des Schlittens befestigt werden; eine im oberen Querschnitt trapezförmige Führungsschiene ist in den Raum eingepaßt, der durch das Befestigungsglied und die lagerbahnen gebildet wird, wobei die Führungsschiene eine kugelumlaufende Nut in den geneigten Flächen aufweist, die zu den geneigten Flächender Lagerbahnen weist; Führungsabdeckungen weisen eine Führungsnut auf und sind an dem vorderen und dem hintern Ende des Schlittens befestigt, um die beiden Enden der Führungsnuten für unbelastete Kugeln, die Nuten für belastete Kugeln und die Nuten zum Drehen der Kugeln zu verbinden und so eine endlose Kugellaufbahn zu bilden.
Die erfindungsgemäße Längsführung weist unter anderem die folgenden Vorteile auf: Die endlosen Kugellaufbahnen können ohne Einschnitt der durchgehenden Bohrung in den Lagerbahnen hergestellt werden. Dies bedeutet, daß die erfindungsgemäße Längsführung keine die beim Stand der Technik üblichen Umkehrbohrungen für unbelastete Kugeln erfordert. Daher kann das Paar Lagerbahnen leicht am Schlitten befestigt werden,-so daß die Lagerbahnen nicht beim Abschrecken reißen oder brechen können. Der einfache erfindungsgemäße Aufbau reduziert die Herstellungskosten. Ferner kann das Gewicht des Lagerkörpers zur Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit reduziert werden.
Γ -sr-
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Längsführung 5
Pig. 2 und 3 eine Aufsicht bzw. eine Vorderansicht der Längsführung,
Pig. 4 einen Querschnitt mit mehreren Kugeln in der endlosen Kugellaufbahn,
Fig. 5 eine Aufsicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Längsführung, ■
Fig. 6 eine Vorderansicht der zweiten Ausführungsform,
Fig. 7 einen Querschnitt mit mehreren Kugeln in der endlosen Kugellaufbahn und
Fig. 8 eine Teilschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Längsführung auf der Führungsschiene.
Gemäß den Fig. 1 bis 3 weist die Längsführung unter anderem folgende Bestandteile auf: Einen Schlitten 1, an dem ein zu transportierender, nicht dargestellter Aufbau befestigt werden kann; ein Paar Lagerbahnsn 4- die in Aussparungen 3 eingepaßt sind; diese Aussparungen 3 ' sind in den beiden Armen 2 des Schlittens 1 ausgebildet; mittels eines Befestigungsgliedes 5 wird das Paar Lagerbahnen 4- an den Aussparungen 3 des Schlittens 1 befestigt; eine Führungsschiene 6 dient zum linearen Führen des Schlittens 1; an der vorderen und der hinteren Endfläche 7 des Schlittens 1 sind Führungsabdeckungen 9 befestigt, die einen Teil der
endlosen Laufbahn für die Kugeln 8 bilden. 35
Der Schlitten 1 kann als Aluminiumspritzgußteil -oder aus geformtem Kunstharz hergestellt sein. Der Schlitten hat gemäß Fig. 1 die Form eines seitlich liegenden "C". So weist der Schlitten 1 eine Horizontalfläche 10 an der inneren mittigen Fläche sowie geneigte Flächen 11 an der inneren Oberseite der Aussparungen 3 der Arme 2 auf. In jeder geneigten Fläche 11.ist eine Führungsnut 12 für unbelastete Kugeln ausgebildet.
Ein Paar Lagerbahnen 4 ist in die Aussparungen 3 des Schlittens 1 eingepaßt. Die Paßflächen 13■ der Lagerbahnen 4 , die mit den geneigten Flächen 11 der Aussparungen 3 in Berührung stehen, weisen Führungsnuten 14. -für unbelastete Kugeln auf. Die für unbelastete Kugeln vorgesehenen Führungsnuten 12 und 14 'am Schlitten 1 bzxtf. an den Lagerbahnen 4 bilden Bohrungen in Richtung der Schlittenbewegung, in denen die Kugeln eingeschlossen sind und die einen Teil der endlosen Kugellaufbahn bilden. Auf der Oberfläche der Lagerbahn 4 gegenüber der Oberfläche 13 ist eine Nut 16
für belastete Kugeln ausgebildet.
Das Befestigungsglied 5 ist im Querschnitt trapezförmig und v/eist geneigte Flächen 17 auf, die an die· geneigten Paßflächen 15 der Lagerbahnen 4 angedrückt werden. Im Mittelteil
des Befestigunggliedes 5 sind in·Längsrichtung mehrere Ge- \irindebohrungen 18 vorgesehen, die untereinander einen bestimmten Abstand aufweisen. Das Befestigungsglied 5 wird mittels Gewindebolzen 20 durch die Bohrungen 19 des Schlittens 1 und den Gewindebohrungen 18 am Schlitten 1 befestigt, den
so daß die bei/ Lagerbahnen 4 gleichzeitig an den Aussparungen 3 des Schlittens 1 fixiert werden. Durch Anziehen des Bolzens 20 wird somit das Befestigungsglied 5 nach oben zur Horizontalfläche 10 im Mittelabschnitt des Schlittens 1 gezogen, so daß die geneigten Flächen 17 des Befestigungsgliedes 5 allmählich gegen die geneigten Flächen 15 der Lagerbahnen 4 gedrückt v/erden.
L J
r £
Eine Führungsschiene 6 steht in Eingriff mit dem trapezförmigen Raum, der durch das Befestigungsglied 5 und die Lager bahnen 4 gebildet wird; diese Führungsschiene 6 ist ebenfalls im Querschnitt trapezförmig. Die Führungsschiene 6
weist auf den zu den geneigten Flächen 15 der Lagerbahnen 4 v/eisenden geneigten Flächen 21 Nuten 22 auf, in denen sich die Kugeln drehen. Die kugelbelasteten Nuten 16 auf den geneigten Flächen 15 eier Lagerbahnen 4 und die kugeldrehenden Nuten 22 auf den geneigten Flächen 21 der Führungsschiene 6 bilden einen Teil der endlosen Kugellaufbahn. Dieser Teil
der endlosen Kugellaufbahn bildet im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Teil der endlosen Kugellaufbahn den Durchlaß, durch den die die Last aufnehmenden Kugeln 8 laufen.
Die Nuten 16 und 22, die den lastaufnehmenden·Teil der endlosen Kugellaufbahn bilden, haben eine Tiefe, die etwa gleit dem Eadius der Kugel 8 ist, um den Zwischenraum zwischen
den Lagerbahnen 4 und der Führungsschiene 6 zu minimalisieren. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich, die geneigten Flächen 21 hinunter bis zum unteren Teil der Führungsschiene.
An der vorderen und der hinteren Endfläche 7 des Schlittens sind Führungsabdeckungen 9 ausgebildet-(vgl. Fig. 2 und 3)>
die Führungsnuten 23 gemäß Fig. 4 auf v/eisen. Die Führungsnuten 23 v/erden dadurch gebildet, daß man die beiden Enden der von den Kugeln nicht belasteten Führungsnuten 12 und 14. der von den Kugeln belasteten Nuten 16 und der Nuten 22
zum Drehen der Kugeln miteinander gemäß Fig. 4 verbindet,
um so eine endlose Kugellaufbahn zu bilden, in der mehrere Kugeln frei beweglich angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform werden vier Führungsabdeckungen 9 verwendet-, wobei je ein Paar am vorderen und am hinteren Ende vorgesehen ist; diese Abdeckungen 9 werden durch Pressen her-
gestellt.
Gemäß Fig. 1 ist in dem einen Arm 2 des Schlittens 1 eine Gewindebohrung 24 ausgebildet, in die eine Schraube 25 eingeschraubt wird; dies dient zur Herstellung einer Vorspannung. Die Schraube 25 wird angezogen, um in seitlicher lieh-
S tung eine Last auf die Kugeln"8 auszuüben, die in den Nuten 16 und 22 laufen.
Nachstehend wird der Aufbau des unteren Teils der führungsschiene 6 näher erläutert. Bei dieser Ausführungsform er- strecken sich die geneigten Flächen 21 nach unten zu dem Unterteil der Schiene 6. Wenn die Führungsschiene 6 an der Bettung 26 gemäß Fig. 3 befestigt wird, so wird ein© der •verlängerten, geneigten Flächen 21 gegen die geneigte Fläche 28 der Bettung 26 an der Stufe 27 angelegt, und di© andere geneigte Fläche 21 kommt in Druckkontakt mit der geneigten Fläche 3Ö des Befestigungsgliedes 29. Das Befastigungsglied 29 wird mit Hilfe des Bolzens 31 an der Bettung 26 befestigt, so daß die Führungsschiene 6 an der Bettung 26 starr befestigt ist.
Bei diesem Aufbau ist es nicht erforderlich, ein© durchgehende Bohrung in das Paar Lagerbahnen 4, die die Belastuni aufnehmen, zu schneiden; vielmehr müssen die im Querschnitt halbkreisförmigen Führungsnuten 14 für unbelastet© Kugeln lediglich auf den Flächen 13 ausgebildet sein. Dies© halbkreisförmigen Nuten können leicht hergestellt werden. Ferner kann die Bearbeitungsgenauigkeit dadurch verbessert werden, daß man zunächst die Lagerbahnen 4 abschreckt' und dann in diese die Nuten schneidet. Da ferner das 3?aaa? Lagerbahnen 4 nicht getrennt mittels Schrauben sondern gleichzeitig an d©n Aussparungen 3 des Schlittens 1 mit Hilfe eines einzigen Befeatigungigliedes 5 befestigt werden, ist der Befestigungsvorgang sehr einfach. B@i dies©? Ausführungsform ist es nicht erforderlich, Befestigung©- löcher zu bohren, so daß beim Abschrecken kein© Hiss© auftreten können. Da die Nuten 14 und 16 leicht mit hoher
Genauigkeit hergestellt v/erden können, können sie auch bei fixierten Lagerbahnen leicht in die richtige Position mit hoher Genauigkeit gebracht werden.
Die im Querschnitt halbkreisförmigen Führungsnuten 12 sind auf der Innenfläche des Schlittens 1 ausgebildet. Diese !Führungsnuten können leicht beim Herstellen des Schlittens 1 durch Spritzgießen gebildet werden. Durch Reduzieren des Gewichts des Schlittens 1 ist es möglich, die Trägheit zu reduzieren und damit die Anlaufgeschwindigkeit des Schlittens zu verbessern. Dies bedeutet, daß die zum Erreichen der vorgegebenen Geschwindigkeit des Schlittens erforderliche "Zeit reduziert werden kann. Dies ist ein besonderer
Vorteil der erfindungsgemäßen Längsführung. 15
Da ferner keine Haltevorrichtung verwendet wird, ist die Tiefe der Nuten 16 und 22 relativ groß. Daher kann die erfindungsgemäße Längsführung große radiale Belastungen aufnehmen; außerdem ist es möglich, eine umgekehrte radiale Last (nach oben gerichtete Belastung) aufzunehmen.
Die Nuten 22 der führungsschiene 6 können beim Bearbeiten ihrer äußeren Form eingeschnitten werden. Gemäß Fig. 3 ist die Führungsschiene mit Hilfe des Befestigungsgliedes 29 starr befestigt, so daß Befestigungsbohrungen in der Führungsschiene 6 nicht erforderlich sind; dadurch reduzieren sich die Herstellungskosten. Bei Ausnutzung der geneigten Flächen 21 der Führungsschiene 6 kann diese direkt in einfacher Weise an der Basisfläche der Bettung 26 befestigt v/erden. Wenn ferner die Führungsabdeckungen 9 durch Pressen hergestellt werden, können die Herstellungskosten weiter verringert werden.
Mit Hilfe der Vorspannung bei dieser Ausführungsform er-
gibt sich ein bestimmter Andruck der Kugeln. Dies erhöht die Steifigkeit und die Lebensdauer des Lagers, so daß man
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■ A-
über einen langen Zeitraum eine leichte, lineare Führung sicherstellen kann.
Die Pig. 5 bis 7 zeigen eine weitere Ausführungsform, wobei gleiche Bauteile wie bei den Fig. 2 bis 4· mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht noch einmal erläutert werden.
Gemäß den Fig. 5 und 6 ist je eine Führungsabdeckung 33 am ^ vorderen und hinteren Ende des Schlittens 1 angeordnet und bildet einen Teil der endlosen Kugellaufbahn. Die Führungs-
\ Aluininium-/ .abdeckungen 33 werden vorzugsweise entweder durchl/Druckguß Präzisionsguß oder Formen von Kunstharz hergestellt; dadurch v/erden ebenfalls die Herstellungskosten sowie die Anzahl der Bauteile reduziert.
Die Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform zum Befestigen der Führungsschiene 6 an der Bettung. In diesem Fall ist in der Bettung 26 eine Aussparung 34· vorgesehen, und
der untere Teil der Führungsschiene 6 ist im Querschnitt
rechteckig ausgebildet, so daß er in die Aussparung paßt. Die Führungsschiene 6 ist mit einer oder mehreren Bohrungen 35 versehen, durch die sich Bolzen 36 zum Verschrauben mit der Bettung 26 erstrecken.
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. jß.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Wälzkörpergelagerte Längsführung mit
    a) einem im Querschnitt C-förmigen Schlitten (1) mit einer Horizontalfläche (10) an seiner mittigen Innenseite und Aussparungen (3) an der Innenseite der Arme (2), wobei die Aussparungen (3) geneigte Flächen (11) am oberen Teil der Arme (2) aufweisen und in den geneigten Flächen (11) des Schlittens (1) Führungsnuten (12) für unbelastete Kugeln vorgesehen sind,
    b) einem Paar in die Aussparungen (3) eingepaßten Lagerbahnen (4-) mit Führungsnuten (14) für unbelastete Kugeln, die in den zu der geneigten Fläche (11) des Schlittens (1) weisenden Flächen (13) ausgebildet sind, und mit in den gegenüberliegenden Flächen (15) ausgebildeten Nuten (16) für belastete Kugeln,
    c) einem im Querschnitt trapezförmigen Befestigungsglied (5>) mit geneigter Fläche (17), die gegen die geneigten Flächen 05) der Lagerbahnen (4-) mit den kugelbelasteten Nuten (16) andrücken, wobei das Befestigungsglied (5) im Mittelteil in bestimmten
    Abständen in Längsrichtung Gewindebohrungen (18) aufweist und mittels eines Bolzens (20), der sich durch den Mittelteil des Schlittens (1) und in die Gewindebohrung (18) im Befestigungsglied (5) erstreckt, nach oben gezogen wird, so daß die geneigten Flächen (17) des Befestigungsgliedes (5) SeSen die geneigten Flächen (15) der Lagerbahnen (4) beim Anziehen des Bolzens (20) gedrückt werden, um die Lagerbahnen (4) in den Aussparungen (3) des Schlittens (1) festzulegen,
    d) einer im Querschnitt oben trapezförmigen Führungsschiene (6), die in den durch das Befestigungsglied (5) und die Lagerbahnen (4) gebildeten Zwischenraum paßt, wobei in den geneigten Flächen (21) der Führungsschiene (6), die zu den geneigten Flächen (15) der Lagerbahnen (4) weisen, Nuten (22) zum Abrollen der Kugeln ausgebildet sind,
    e) Führungsabdeckungen (9) mit einer Führungsnut (23), die an dem vorderen und dem hinteren Ende (7) des Schlittens (1) angeordnet sind, um die beiden Enden der Führungsnuten (12,14) für unbelastete Kugeln, der Führungsnuten (16) für belastete Kugeln und der Nuten (22) zum Abrollen der. Kugeln-verbinden, um endlose Kugellaufbahnen zu bilden, und mit
    f) mehreren in den endlosen Kugellaufbahnen angeordneten Kugeln (8).
    2. Längsführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (1) ein Alumihiumspritzgußteil, ein
    3^ Aluminiumdruckgußteil oder ein geformtes Kunstharzteil ist.
    3. Längsführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (1) eine Vorspanneinrichtung (24,
    25) aufweist, bestehend aus einer Gewindebohrung (24) in einem Arm (2) des Schlittens (1) und einer Schraube (25)
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    20 25 30 35
    -3 -
    die zum Vorspannen der Längsführung mit Hilfe der Lagerbahnen (4-) angezogen wird.
    4-, Längsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (6) geneigte Flächen (21) aufweist, die sich nach unten in den unteren Abschnitt erstrecken, und an der Bettung (26) durch Andrücken einer der geneigten Flächen (21) gegen eine geneigte Stufenfläche (28) der Bettung sowie durch Andrücken der geneigten Fläche (30) eines Befestigungsgliedes (29) an die andere geneigte Fläche (21) der Führungsschiene (6) befestigt wird.
    15
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