DE3431462C2

DE3431462C2 -

Info

Publication number: DE3431462C2
Application number: DE3431462A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1983-07-04
Filing date: 1984-08-27
Publication date: 1988-08-18
Also published as: FR2570144B1; FR2570144A1; US4598956A; JPS6014618A; JPH0472084B2; DE3431462A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreuzschlitten- Linearlager-Baugruppe der im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 genannten Art.

Eine derartige Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe ist aus der DE-PS 27 43 835 bekannt. Bei dieser bekannten Bau gruppe ist der Lagerkörper durch vier getrennte Teil-Lager körper gebildet, und es werden jeweils paarweise angeord nete Führungsschienen verwendet, da die einzelnen Teil-La gerkörper nur verhältnismäßig geringe Drehmomente um Achsen parallel zur Achse der Führungsschiene aufnehmen können. Die Teil-Lagerkörper sowie die gesamte Kreuzschlitten-Linear lager-Baugruppe weisen eine relativ große Bauhöhe in Verti kalrichtung auf, da ein Teil der Lagerkugeln, die zwischen den Führungsschienen und den Teil-Lagerkörpern umlaufen, in dem Raum oberhalb der Führungsschiene zurückgeführt wird.

Zur Verringerung der Bauhöhe derartiger Teil-Lagerkörper ist es aus der DE-OS 32 38 980 bekannt, die Lagerkugeln auf Bahnen umlaufen zu lassen, die in einer horizontalen Ebene liegen. Auch hierbei weisen der Lagerkörper und die Füh rungsschiene noch eine erhebliche Bauhöhe auf, was insbe sondere dann störend ist, wenn ein derartiger Lagerkörper als Teil-Lagerkörper einer Kreuzschlitten-Linearlager-Bau gruppe verwendet wird, da die Gesamthöhe dieser Baugruppe dann der doppelten Höhe eines Teil-Lagerkörpers entspricht.

Bei einem weiteren bekannten Linearlager gemäß der Litera turstelle VDI-Z Band 126, Nr. 7, April 1984, Seite 233 (Lager 5) ist die Bauhöhe weiterhin dadurch verringert, daß lediglich eine einzige Kugelreihe zwischen der Führungs schiene und dem Lagerkörper verwendet wird. Auch hierbei laufen die Kugeln auf horizontalen Bahnen auf beiden Seiten der Führungsschiene um, doch ergibt sich aufgrund des über der Führungsschiene liegenden Brückenteils eine Verringerung der Drehmomentfestigkeit dieses Linearlagers. Ebenso wie die vorstehend beschriebenen Lagerbaugruppen weist auch dieses bekannte Linearlager insbesondere bei Verwendung für Kreuz schlitten-Anwendungen neben der unerwünscht großen Bauhöhe eine unerwünscht große Masse auf, so daß einer schnellen Bewegung derartiger Linearlager erhebliche Trägheitskräfte entgegenwirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreuzschlit ten-Linearlager-Baugruppe der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verringerte Bauhöhe und verringerte Wand stärken aufweist, so daß die Baugruppe ein geringes Gewicht aufweist, was zu einer weitgehenden Verringerung der Träg heitskraft bei einer Bewegung der Baugruppe führt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kreuzschlitten- Linearlager-Baugruppe mit einem einzigen kompakten Lagerkör per geringer Bauhöhe ergibt sich eine weitgehende Verringerung des Gesamtgewichtes der Baugruppe, so daß diese Baugruppe sehr gut für schnelle Bewegungen geeignet ist.

Da die Führungsschiene durch langgestreckte Platten mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt gebildet ist, können diese ein hohes Drehmoment selbst bei Verwendung einer ein zigen Kugelreihe auf beiden Seiten der Führungsschiene auf weisen. Auf diese Weise können Führungsschienen mit geringer Wandstärke und erheblicher Breite verwendet werden, so daß jede horizontale oder vertikale Verformung der Führungsschie nen verhindert werden kann, wenn die Führungsschienen ge schliffen 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 mög lich, die rechten und linken Lastkugel-Führungsnuten gleich zeitig dadurch zu schleifen, daß eine Schleifscheibe mit großen Abmessungen verwendet wird. Damit werden die Her stellungskosten in vorteilhafter Weise verringert und es ist weiterhin möglich, in einfacher Weise eine erforderliche Ge nauikeit zu erzielen.

Schließlich ist es möglich, das Gewicht der Kreuzschlitten- Linear-Baugruppe weiter dadurch zu verringern, daß Durchbrüche bzw. Fenster in dem Lagerkörper bzw. den Füh rungsschienen ausgebildet werden. In einem derartigen Fall ist es weiterhin in bequemer Weise möglich, die Bewegung eines auf dem Lagerkörper befestigten Tisches mit Hilfe der Durchbrüche und Fenster zu beobachten.

Zusätzlich ermöglicht die Verwendung der Durchbrüche und der Fenster die dauernde Bildung einer gegenseitigen Ver bindungsöffnung durch die sich unter rechten Winkeln kreuzenden Führungsschienen und den Lagerkörper, der diese Führungsschienen festhält und führt. Entsprechend ist es möglich, die Position beispielsweise eines Tisches, der sich in X-Y-Richtungen bewegt, beispielsweise unter Verwendung von Lichtstrahlen in einfacher Weise festzustellen, die von einer Lichtquelle aus gesandt werden, die oberhalb oder unterhalb der Lagereinheit angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe ist insbesondere für die Anwendung bei Vorschubeinrichtungen von Präzisionsmaschinen geeignet, die einen sehr präzisen Vorschub erfordern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an hand der Zeichnung noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht ei ner ersten Ausführungsform der Kreuzschlit ten-Linearlager-Baugruppe;

Fig. 2 eine Vorderansicht im Schnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht eines im wesentli chen Teils der Ausführungsform der Kreuzschitten-Linearlager-Baugruppe nach Fig. 1 bei Betrachtung in Rich tung des Pfeils A,

Fig. 4 eine Seitenansicht im Schnitt entlang der Linie IV-IV nach Fig. 2,

Fig. 5 eine auseinandergezogene perspekti vische Ansicht eines Lagerkörpers und der Führungsschienen, die bei der Ausführungsform der Kreuzschlit ten-Linearlager-Baugruppe nach Fig. 1 verwendet werden,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Endplatte der Kreuzschlitten-Linear lager-Baugruppe nach Fig. 1,

Fig. 7 eine auseinandergezogene perspekti vische Ansicht einer zweiten Ausfüh rungsform der Kreuzschlitten-Linear lager-Baugruppe,

Fig. 8 eine Seitenansicht im Schnitt entlang der Linie VIII-VIII nach Fig. 7.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen insgesamt eine erste Ausfüh rungsform der Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe. Ein Lagerkörper 1 ist durch einen im wesentlichen rechteckigen Block gebildet. Der La gerkörper 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 Stahl oder einem zusammengesetzten Material mit einer Festig keit gebildet, die gleich der von Stahl ist, oder er besteht aus einem wärmebehandelten thermopla stischen Material, beispielsweise aus Polyaceat-Kunststoff. Weiterhin sind in den gegenüberliegenden Innenwänden 12, 13, 14, 15 der Ausnehmungen 10, 11 Lastkugel-Führungs nuten 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 aus gebildet, die auf die jeweiligen Ausnehmungen 10, 11 ge richtet sind. Die die lastfreien Kugeln führenden Bohrun gen 20, 21, 22, 23 sind parallel zu den entsprechenden Last kugel-Führungsnuten 16, 17, 18, 19 angeordnet, wobei ein er forderlicher Abstand zwischen diesen verbleibt.

Endplatten 28, 29, 30, 31 sind aus einem metallischen oder nicht metallischen Material, beispielsweise einem Kunst stoff wie Polyacetat oder Polyamid gebildet. Jede Endplatte 28, 29,30, 31 weist auf der Innenfläche eine die Kugeln führende U-förmige Nut 32 auf, die eine Ver bindung zwischen den die lastfreien Kugeln führenden Boh rungen 20, 21, 22, 23 und den entsprechenden Lastkugel-Füh rungsnuten 16, 17, 18, 19 herstellt. Jede Endplatte 28, 29, 30, 31 weist weiterhin auf ihrer Seitenfläche, die auf die zu gehörige Lastkugel-Führungsnut gerichtet ist, eine Zunge 33 zur gleichförmigen Führung der Kugeln auf.

Jede Endplatte 28, 29, 30, 31 ist mit durchgehenden Bohrun gen 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 La gerkörpers 1 ausgebildet, die jeweils nahe an den Wül sten 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 La gerbaugruppe 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 Führungsschie nen 40, 41 sind ähnlich wie der Lagerkörper 1 aus Stahl oder aus einem zusammengesetzten Material mit einer Festigkeit gleich der von Stahl oder aus einem wärmebehandelten thermoplastischen Material her gestellt. Die Führungsschienen 40, 41 sind verschiebbar über Kugeln in die Ausnehmungen 10 bzw. 11 des Lager körpers 1 eingesetzt. Die Breite der Führungsschienen 40, 41 ist im wesentlichen gleich der der Ausnehmungen 10, 11. Andererseits ist die Stärke der Führungsschie nen 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 Lastkugelreihe, die durch eine Vielzahl von Ku geln gebildet ist, die zwischen den Lastkugel-Füh rungsnuten 16, 17, 18, 19 des Lagerkörpers 1 und den entsprechenden Lastkugel-Führungsbahnnuten 42, 43 der Führungsschienen 40, 41 eingesetzt sind. Die Bezugs ziffer 45 bezeichnet eine Reihe von lastfreien Kugeln, die durch eine Vielzahl von Kugeln in den die last freien Kugeln führenden Führungsbohrungen 20, 21, 22, 23 in dem Lagerkörper 1 gebildet ist. Die Bezugsziffer 46 bezeichnet jede der durchgehenden Bohrungen zur Auf nahme von Schrauben, wen die untere Führungsschie ne 40 beispielsweise an dem Bett einer Werkzeugmaschine befestigt ist. Weiterhin bezeichnet die Bezugsziffer 47 jeweils durchgehende Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben, wenn beispielsweise ein Tisch an der oberen Führungsschiene 41 befestigt ist.

Im folgenden wird eine Beschreibung der Betriebsweise der Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe mit der vorste henden Konstruktion gegeben.

Die untere Führungsschiene 40, die an dem Lagerkörper 1 über die Kugeln befestigt ist, wird beispielsweise an dem Bett einer Werkzeugmaschine über Schrauben be festigt, während beispielsweise ein Tisch an der oberen Führungsschiene 41 über Schrauben befestigt wird.

Wenn der Lagerkörper 1 in Richtung des Pfeils A nach Fig. 1 mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Antriebsmecha nismus 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 den die lastfreien Kugeln führenden Führungsbohrungen 22, 23 gleichförmig über die Endplatten 30, 31 um, wäh rend sie ihren Rollzustand von dem einen Zustand zum anderen ändern, d. h. von dem Zustand, in dem sie als Lastkugelreihe 44 rollen, zu einem Zustand, in dem sie die Reihe 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 Lastkugelreihe 44 rollen, zu dem Zustand, in dem sie als Reihe 45 von last freien Kugeln rollen und umgekehrt.

Wie dies weiter oben beschrieben wurde, ist bei der be schriebenen Ausführungsform der Kreuzschlitten-Linear lager-Baugruppe die WandstärkeT ₁ des massiven Teils 2 im wesentlichen gleich der Wandstärke T ₂ der Ausnehmun gen 10, 11 sowie der Wandtärke T ₃ der Führungsschienen 40, 41, wie dies beispielsweise aus Fig. 3 zu erken nen ist. Es ist damit möglich, die Wandstärke der Lager baugruppe insgesamt zu verringern, was es in vorteilhaf ter Weise ermöglicht, die Trägheitskräfte zu verringern, wenn sich die Lagerbaugruppe bewegt.

Weil die oberen und unteren Führungsschienen dieser Aus führungsform eine relativ große Breite aufweisen, kann eine Vielzahl von durchgehenden Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben in zwei Reihen auf beiden Seitenkan ten jeder Führungsschiene gebohrt werden. Entsprechend ist es möglich, die untere Führungsschiene in zuverläs siger Weise an dem Bett einer Werkzeugmaschine oder der gleichen zu befestigen, und zwar genauso wie dies hin sichtlich des Tisches oder dergleichen an der oberen Führungsschiene der Fall ist.

Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß, obwohl die vor stehend beschriebene Kreuzschlitten-Linearlager-Baugrup pe keine Halteteile zum Festhalten der Kugeln gegen ein Herausfallen verwendet, diese Lagerbaugruppe selbstver ständlich entsprechende Halteteile oder Käfige verwenden kann.

Die Fig. 7 und 8 zeigen zusammen eine weitere Ausfüh rungsform 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 ange nähert im Mittelbereich eines massiven Teils 2 a des La gerkörpers 1 a ausgebildet. Die Breite der durchgehenden Öffnung 70 ist im wesentlichen gleich der Breite der Füh rungsschienen 40 a, 41 a, die in den Lagerkörper 1 a einge setzt sind.

Weiterhin sind Fenster oder Schlitze 51, 52 jeweils in den Mittelteilen der Führungsschienen 40 a, 41 a ausgebildet. Obwohl die Form der Fenster oder Schlitze nicht beson ders festgelegt ist, ist es vorzuziehen, daß eine langgestreckte Öffnung parallel zur Längsachse jeder der Führungsschienen 40 a, 41 a ausge bildet werden sollte.

Claims

1. Kreuzschlitten-Linearlager-Baugruppe mit einem Lagerkörper, der zwei zueinander senkrecht aus gerichtete Ausnehmungen, zwischen denen ein mas siver Teil angeordnet ist, Lastkugel-Führungsnu ten, die in den Innenwänden von Wülsten angeord net sind, die auf die entsprechenden Ausnehmungen gerichtet sind, und lastfreie Kugeln führende Ka näle aufweist, mit Führungsschienen, die über La gerkugeln verschiebbar in den Ausnehmungen des La gerkörpers angeordnet sind, wobei jede Führungs schiene in den seitlichen Außenwänden Lastkugel- Laufbahnnuten aufweist, die parallel zu den ent sprechenden Lastkugel-Führungsnuten des Lager körpers angeordnet sind, und mit Endplatten, die an den Endteilen des Lagerkörpers befestigt und jeweils auf der Innenoberfläche mit einer U-för migen Kugelführungsnut versehen sind, die eine Verbindung zwischen den lastfreien Kugeln führen den Kanälen und den entsprechenden Lastkugel-Füh rungsnuten herstellen, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Führungsschienen (40, 41) jeweils durch sich in Längsrichtung er streckende langgestreckte Platten mit im wesent lichen rechteckigem Querschnitt gebildet sind, daß der Lagerkörper (1) aus einem flachen plat tenförmigen Block mit geringer Dicke gebildet ist, in dem um 50° zueinander versetzte, eine geringe Tiefe auf weisende, geradlinige Ausnehmungen (10, 11) mit rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet sind, in die die Führungsschienen (40, 41) eingesetzt sind, daß jeweils zwei Lastkugel-Führungsnuten (16, 17, 18, 19) an den gegenüberliegenden Seiten der beiden Ausnehmungen (10, 11) angeordnet sind und daß die die lastfreien Kugeln führenden Ka näle durch Führungsbohrungen in den Wülsten (24, 25, 26, 27) gebildet sind.

2. Linearlager-Baugruppe nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der Lager körper (1 a) etwa in seinem Mittelbereich einen Durchbruch aufweist und daß die Führungsschienen (40 a, 41 a) mit Fenstern (51, 52) versehen sind, die mit dem Durchbruch (50) in Verbindung stehen.

3. Linearlager-Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch im wesentlichen quadratisch oder kreisförmig ist.

4. Linearlager-Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (51, 52) der Führungsschienen (40 a, 41 a), die parallel zu den jeweiligen Längsachsen der Führungsschienen (40 a, 41 a) verlaufen, langgestreckt ausgebildet sind.