DE3431462A1 - Kreuzschlitten-linearlager-baugruppe - Google Patents

Kreuzschlitten-linearlager-baugruppe

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DE3431462A1 DE19843431462 DE3431462A DE3431462A1 DE 3431462 A1 DE3431462 A1 DE 3431462A1 DE 19843431462 DE19843431462 DE 19843431462 DE 3431462 A DE3431462 A DE 3431462A DE 3431462 A1 DE3431462 A1 DE 3431462A1
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Description

: ■·■'-■ "-■' : 343U62
Kreuzschiitten-Linearlager-Baugruppe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe, die an der Verbindungsstelle zwischen einem Ständer und einer Querschiene in einer Werkzeugmaschine, wie z.B. einer Bohr- oder Hobelmaschine oder an der Verbindungsstelle der vertikalen und horizontalen Wellen in einer allgemeinen Fördereinrichtung verwendbar ist, die zur Halterung und Verschiebung eines ein hohes Gewicht aufweisenden Gegenstandes dient.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe zu schaffen, die einen Lagerkörper mit verringerter Wandstärke aufweist, so daß das Gewicht der Lagerbaugruppe insgesamt verringert werden kann, was zu einer weitgehenden Verringerung der Trägheitskraft führt, wenn sich die Lagerbaugruppe bewegt, so daß diese Lagerbaugruppe sehr gut für eine schnelle Bewegung geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Linearlager-Baugruppe weist einen Lagerkörper mit zwei Ausnehmungen auf, die zueinander senkrechtstehend ausgerichtet sind und zwischen denen ein massiver Teil angeordnet ist. In den Innenwänden von Wulsten oder Leisten, die auf die entsprechenden Ausnehmungen gerichtet sind, sind Lastkugel-Führungs-
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nuten ausgebildet, während lastfreie oder nicht belastete Kugeln führende Führungsbohrungen durch die Wülste parallel zu den entsprechenden Lastkugel-Führungsnuten mit einem erforderlichen Abstand angeordnet sind. An den Endteilen des Lagerkörpers sind Endplatten befestigt, die jeweils auf der Innenoberfläche mit einer zur Führung von Kugeln dienenden U-förmigen Nut zur Herstellung einer Verbindung zwischen den die lastfreien Kugeln führenden Führungsbohrungen und den entsprechenden Lastkugel-Führungsnuten versehen sind. In die Ausnehmungen des Lagerkörpers sind über Lagerkugeln zwei Führungsschienen verschiebbar eingesetzt, die jeweils in den seitlichen Außenwänden mit Lastkugel-Führungsnuten versehen sind, die parallel zu den entsprechenden Lastkugel-Führungsnuten des Lagerkörpers angeordnet sind.
Aufgrund dieser Konstruktion kann die erfindungsgemäße Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe eine verringerte Wandstärke aufweisen, so daß sich eine minimale Trägheitskraft ergibt, wenn die Lagerbaugruppe in Horizontal- oder Vertikalrichtung bewegt wird.
Weil die Führungsschienen der Lagerbaugruppe eine verringerte Wandstärke, jedoch vergrößerte Breite aufweisen, ist es in vorteilhafter Weise möglich, irgendeine horizontale oder vertikale Verformung der Führungsschienen zu verhindern, d.h. eine axiale·Verformung oder andere Verarbeitungsfehler, die entstehen, wenn die Führungsschienen geschliffen werden. Damit kann eine gewünschte Genauigkeit in befriedigender Weise erreicht werden.
Weil der Lagerkörper ähnlich wie die Führungsschienen eine relativ große Breite aufweist, ist es in bequemer
Weise möglich, die rechten und linken Lastkugel-Führungsnuten gleichzeitig dadurch zu schleifen, daß eine Schleifscheibe mit großen Abmessungen verwendet wird. Daher wird der Betriebswirkungsgrad stark vergrößert und die Herstellungskosten werden in vorteilhafter Weise verringert. Es ist weiterhin möglich, in einfacher Weise eine erforderliche Genauigkeit zu erzielen.
Schließlich ist es möglich, das Gewicht der Lagerbaugruppe weiter dadurch zu verringern, daß ausgehöhlte Abschnitte ausgebildet werden, beispielsweise durchgehende Öffnungen und Schlitze in dem Lagerkörper und den Führungsschienen. In einem derartigen Fall ist es in bequemer Weise möglich, die Bewegung eines auf dem Lagerkörper befestigten Tischchen mit Hilfe der durchgehenden Öffnung und Schlitze zu beobachten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieln noch näher erläutert:
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine teilweise geschnittene Drauf
sicht einer ersten Ausführungsform der Kreuzschlitten-Li nearlager-Baugruppe,
Figur 2 eine vordere Schnittansicht entlang
der Linie H-II nach Fig. 1,
Figur 3 eine Vorderansicht eines wesentli-
chen Teils der Ausführungsform der Kreuzschiitten-Linearlager-Baugruppe nach Fig. T bei Betrachtung in Richtung des Pfeils A,
Figur 4 eine seitliche Schnittansicht entlang
der Linie IV-IV nach Fig. 2,
Figur 5 eine auseinandergezogene perspekti
vische Ansicht eines Lagerkörpers und der Führungsschienen, die bei der Ausführungsform der Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe nach Fig. 1 verwendet werden,
Figur 6 eine perspektivische Ansicht einer
Endplatte der Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe nach Fig. 1,
Figur 7 eine auseinandergezogene perspekti
vische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe,
Figur 8 eine seitliche Schnittansicht entlang
der Linie VIII-VIII nach Fig. 7.
Die Figuren 1 bis 6 zeigen insgesamt eine erste Ausführungsform der Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe. Ein Lagerkörper 1 ist durch einen Block mit einer im wesentlichen rechteckigen Parallelepiped-Form gebildet. Der Lagerkörper 1 weist an seinen oberen und unteren Oberflächen Ausnehmungen 10,11 auf, die zueinander senkrecht stehen,
wobei ein massiver Teil 2 zwischen diesen Ausnehmungen liegt. Der Lagerkörper 1 ist aus einem Stahlmaterial oder einem zusammengesetzten Material mit einer Festigkeit gebildet, die gleich dem von Stahlmaterial ist, oder er besteht aus einem wärmebehandelten thermoplastischen Material, beispielsweise aus Polyacetat-Harz. Weiterhin sind in den gegenüberliegenden Innenwänden 12,13,14,15 der Ausnehmungen 10,11 Lastkugel-Führungsnuten 16,17,18,19 ausgebildet, die jeweils eine Krümmung aufweisen, die etwas größer als die der Kugeln ist.
Lastfreie Kugeln führende Führungsbohrungen 20,21,22,23 sind jeweils durch die Wülste 24,25,26,27 hindurch ausgebildet, die auf die jeweiligen Ausnehmungen 10,11 gerichtet sind. Die die lastfreien Kugeln führenden Bohrungen 20,21,22,23 sind parallel zu den entsprechenden Lastkugel-Führungsnuten 16,17,18,19 angeordnet, wobei ein erforderlicher Abstand zwischen diesen verbleibt.
Endplatten 28,29,30,31 sind aus einem metallischen oder nicht metallischen Material, beispielsweise einem Kunstharzmaterial wie Polyacetat-Harz und Nylon-Harz gebildet. Jede Endplatte 28,29,30,31 weist auf der Innenfläche eine die Kugeln führende U-förmige Nut 32 auf, die eine Verbindung zwischen den die lastfreien Kugeln führenden Bohrungen 20,21,22,23 und den entsprechenden Lastkugel-Führungsnuten 16,17,18,19 herstellt. Jede Endplatte 28,29,30, 31 weist weiterhin auf ihrer Seitenfläche, die auf die zugehörige Lastkugel-Führungsnut gerichtet ist, eine Zunge 33 zu gleichförmigen Führung der Kugeln auf.
Jede Endplatte 28,29,30,31 ist mit durchgehenden Bohrungen 34,35 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben versehen. Jede durchgehende Bohrung 34,35 ist mit einer Senkbohrung
zur Aufnahme des Kopfteils einer Befestigungsschraube versehen.
Innengewinde 36,37 sind jeweils in den Teilen des Lagerkörpers 1 ausgebildet, die jeweils nahe an den Wülsten 24,25,26,27 liegen. Die Innengewinde 36,37 sind so angeordnet, daß sie den durchgehenden Bohrungen 34, 35 der Endplatten 28,29,30,31 entsprechen, so daß die Innengewinde 36,37 und die durchgehenden Bohrungen 34, 35 miteinander ausgerichtet werden können, wenn die Lagerbaugruppe zusammengebaut wird. Die Bezugsziffer 38 bezeichnet die Befestigungsschrauben zur Befestigung der Endplatten 28,29,30,31 an den Wülsten 24,25,26,27 des Lagerkörpers 1.
Flache und eine große Breite aufweisende Führungsschienen 40,41 sind ähnlich wie der Lagerkörper 1 aus Stahlmaterial oder aus einem zusammengesetzten Material mit einer Festigkeit gleich der von Stahlmaterial oder aus einem wärmebehandelten thermoplastischen Material hergestellt. Die Führungsschienen 40,41 sind verschiebbar über Kugeln in die Ausnehmungen 10 bzw. 11 des Lagerkörpers 1 eingesetzt. Die Breite der Führungsschienen 40,41 ist im wesentlichen gleich der der Ausnehmungen 10,11. Andererseits ist die Stärke der Führungsschienen 40,41 so gewählt, daß sie nach außen hin etwas über die zugehörigen Wülste 24,25,26,27 des Lagerkörpers 1 vorspringen.
Jede Führungsschiene 40,41 ist auf ihren seitlichen Außenwänden mit Lastkugel-Führungsbahnnuten 42,43 ver sehen, die parallel zu den entsprechenden Lastkugel- Führungsnuten 16,17,18,19 des Lagerkörpers verlaufen.
In den Zeichnungen bezeichnet die Bezugsziffer 44 eine Lastkugelkette, die durch eine Vielzahl von Kugeln gebildet ist, die zwischen den Lastkugel-Führungsnuten 16,17,18,19 des Lagerk-jrpers 1 und .den entsprechenden Lastkugel-Führungsbahnnuten 42,43 der Führungsschienen 40,41 eingesetzt sind. Die Bezugsziffer 45 bezeichnet eine Kette von lastfreien Kugeln, die durch eine Vielzahl von Kugeln in den die lastfreien Kugeln führenden Führungsbohrungen 20,21,22,23 in dem Lagerkörper 1 gebildet ist. Die Bezugsziffer
46 bezeichnet jede der durchgehenden Bohrungen zur Aufnahme von Steckschrauben, wenn die untere Führungsschiene 40 beispielsweise an dem Bett einer Werkzeugmaschine befestigt ist. Weiterhin bezeichnet die Bezugsziffer
47 jeweils durchgehende Bohrungen zur Aufnahme von Steckschrauben, wenn beispielsweise ein Tisch an der oberen Führungsschiene 41 befestigt ist.
Im folgenden wird eine Beschreibung der Betriebsweise der Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe mit der vorstehenden Konstruktion gegeben.
Die untere Führungsschiene 40, die an dem Lagerkörper 1 über die Kugeln befestigt ist, wird beispielsweise an dem Bett einer Werkzeugmaschine über die Steckschrauben befestigt, während beispielsweise ein Tisch an der oberen Führungsschiene 41 über Stecksch'rauben befestigt wird.
Wenn der Lagerkörper 1 in Richtung des Pfeils A nach Fig. 1 mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Antriebsmechanismus wie z.B. einer Kugelmutter bewegt wird, so laufen die Kugeln zwischen den Lastkugel-Führungsnuten 18,19 und den Lastkugel-Führungsbahnnuten 42,43 und die Kugeln in
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den die lastfreien Kugeln führenden Führungsbohrungen 22,23 gleichförmig über die Endplatten 30,31 um, während sie ihren Rollzustand von dem einen Zustand zum anderen ändern, d.h. von dem Zustand, in dem sie als Lastkugelkette 44 rollen, zu einem Zustand, in dem sie die Kette 45 von lastfreien Kugeln bilden, und umgekehrt, wie dies durch den Pfeil in Fig. 4 angedeutet ist.
Wenn andererseits der an der oberen Führungsschiene 41 befestigte Tisch in der zur Richtung des Pfeils A in Fig. 1 senkrechten Richtung bewegt wird, so laufen die Kugeln zwischen den Lastkugel-Führungsnuten 16,17 und den Lastkugel-Führungsbahnnuten 42,43 und die Kugeln in den die lastfreien Kugeln führenden Bohrungen 20,21 gleichförmig über die Endplatten 28,29 um, während sie ihren Rollzustand von einem Zustand zum anderen ändern, d.h. von dem Zustand, in dem sie als Lastkugelkette 44 rollen, zu dem Zustand, in dem sie als Kette 45 von lastfreien Kugeln rollen und umgekehrt.
Wie dies weiter oben beschrieben wurde, ist bei der beschriebenen Ausführungsform der Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe die Wandstärke T1 des massiven Teils 2 im wesentlichen gleich der Wandstärke T~ der Ausnehmungen 10,11 sowie der Wandstärke T3 der Führungsschienen 40,41, wie dies beispielsweise klar aus Fig. 3 zu erkennen ist. Es ist damit möglich, die Wandstärke der Lagerbaugruppe insgesamt zu verringern, was es in vorteilhafter Weise ermöglicht, die Trägheitskräfte zu verringern, wenn sich die Lagerbaugruppe bewegt.
Weil die oberen und unteren Führungsschienen dieser Ausführungsform eine relativ große Breite aufweisen, kann
eine Vielzahl von durchgehenden Bohrungen zur Aufnahme von Steckschrauben in zwei Reihen auf beiden Seitenkanten jeder Führungsschiene gebohrt werden. Entsprechend ist es möglich, die untere Führungsschiene in zuverlässiger Weise an dem Bett einer Werkzeugmaschine oder dergleichen zu befestigen, und zwar genauso wie dies hinsichtlich des Tisches oder dergleichen an der oberen Führungsschiene der Fall ist.
Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß.obwohl die vorstehend beschriebene Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe keine Halteteile zum Festhalten der Kugeln gegen ein Herausfallen verwendet, diese Lagerbaugruppe selbstverständlich entsprechende Halteteile oder Käfige verwenden kann.
Die Figuren 7 und 8 zeigen zusammen eine weitere Ausführungsform der Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe.
In der folgenden Beschreibung und in den Zeichnungen sind die Teile der zweiten Ausführungsform, die auch bereits bei der ersten Ausführungsform vorhanden sind, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist eine durchgehende Öffnung 50 mit einer irgendeiner gewünschten Form angenähert im Mittelbereich eines massiven Teils 2a des Lagerkörpers -1a 'ausgebildet. Die Breite der durchgehenden Öffnung 70 ist im wesentlichen gleich der Breite der Führungsschienen 40a,41a, die in den Lagerkörper 1a eingesetzt sind.
Weiterhin sind Fenster oder Schlitze 51,52 jeweils in den
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Mittelteilen der Führungsschienen 40a,41a ausgebildet. Obwohl die Form der Fenster oder Schlitze nicht besonders festgelegt ist, ist es vorzuziehen, daß ein rechteckiges elliptisches Fenster oder ein Schi itz-.paral IeI zur Längsachse jeder der Führungsschienen 40a,41a ausgebildet werden sollte.
Weil der Lagerkörper 1a mit der durchgehenden Öffnung und die Führungsschiene mit dem Fenster oder dem Schlitz in der vorstehend beschriebenen Weise versehen ist, ist es möglich, das Gewicht der Lagerbaugruppe insgesamt zu verringern. Zusätzlich ermöglicht die Verwendung der durchgehenden Öffnung und der Fenster oder Schlitze die dauernde Bildung einer gegenseitigen Verbindungsöffnung durch die sich unter rechten Winkeln kreuzenden Führungsschienen und den Lagerkörper, der diese Führungsschienen festhält und führt. Entsprechend ist es möglich, die Posi· tion beispielsweise eines Tisches, der sich in X-Y-Richtungen bewegt, beispielsweise unter Verwendung von Lichtstrahlen in einfacher Weise festzustellen, die von einer Lichtquelle ausgesandt werden, die oberhalb oder unterhalb der Lagereinheit angeordnet ist.
Damit wird erfindungsgemäß eine Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe geschaffen, die besonders für die Anwendung bei Vorschubeinrichtungen von Präzisionsmaschinen geeignet ist, die einen sehr feinen oder präzisen Vorschub erfordern.
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Claims (5)

Patentanwälte Dipl.-Ing. CurtlA/aRlch Europäische Patentvertreter Dipl.-Ing. 6üntherKoch European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d Datum: 27. 8. 1984 HIROSHI TERAMACHI · Unser Zeichen: 17 9g2 _ p/r Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe Patentansprüche
1. Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe, g e k e η η ζ e i c h η e t durch einen Lagerkörper (1) mit zwei zueinander senkrecht ausgerichteten Ausnehmungen (10,11), zwischen denen ein massiver Teil (2) angeordnet ist, mit Lastkugel-Führungsnuten (16,17,18, 19), die in den Innenwänden (12,13,14,15) von Wülsten (24,25,26,27) angeordnet sind, die auf die entsprechenden Ausnehmungen (10,11) gerichtet sind, und mit lastfreie Kugeln führenden Führungsbohrungen (20, 21,22,23), die durch die Wülste (24,25,26,27) hindurch parallel zu den entsprechenden Lastkugel-Führungsnuten (16,17,18,19) und mit erforderlichem Abstand hiervon ausgebildet sind, Endplatten (28,29,30, 31), die an den Endteilen des Lagerkörpers (1) befestigt· sirid und die jeweils auf der Innenoberfläche mit einer U-förmigen Kugelführungsnut (32) versehen sind, die eine Verbindung zwischen den lastfreie Kugeln führenden Bohrungen (20,21,22,23) und den entsprechenden Lastkugel-Führungsnuten (16,17,18,19) herstellen, und Führungsschienen (40,41), die über Lagerkugeln verschiebbar in den Ausnehmungen (10 bzw. 11) des Lagerkörpers (1) angeordnet sind, wobei jede
Führungsschiene in den seitlichen Außenwänden Lastkugel-Laufbahnnuten (42,43) aufweist, die parallel zu den entsprechenden Lastkugel-Führungsnuten (16,17,18,19) des Lagerkörpers angeordnet sind.
2. Linearlager-Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Lastkugel-Führungsnut (16,17,18,19) des Lagerkörpers (1) in einer jeweiligen Innenwand (12,13, 14,15) der Wülste (24,25,26,27) angeordnet ist.
3. Linearlager-Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, daß der Lagerkörper (1a) etwa in seinem Mittelbereich eine durchgehende öffnung (50) mit irgendeiner gewünschten Form aufweist und daß die Führungsschienen (40a, 41a) mit Fenstern (51,52) versehen sind, die mit der durchgehenden öffnung (50) in Verbindung stehen.
4. Linearlager-Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehende öffnung im wesentlichen quadratisch oder kreisförmig ist.
5. Linearlager-Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch
g e k e.n nzeichnet, daß die Fenster (51, 52) der Führungsschienen (40a,41a) rechteck- oder ellipsenförmig sind, die parallel zu den jeweiligen Längsachsen der Führungsschienen (40a,41a) verlaufen.
DE19843431462 1983-07-04 1984-08-27 Kreuzschlitten-linearlager-baugruppe Granted DE3431462A1 (de)

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