DE3433460A1 - Fuehrungseinrichtung - Google Patents

Description

Ψ 24.372/70-bn

5. September 1984

Anmelderin: Parke,—Davis~& Co. , 201 Tabor Road, Morris Plains,New Jersey 07950 / USA

Führungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Führungseinrichtung,insbesondere zur vertikalen Führung eines in Bezug zu einem feststehenden Teil linear beweglichen Teiles, die zwei nebeneinander parallel angeordneten Führungsschienen mit Längsrillen und zwischen 'den beiden Führungsschienen eine Anzahl in einem Käfig angeordnete Wälzelemente aufweist, wobei die eine Führungsschiene am feststehenden Teil und die zweite Führungsschiene am beweglichen Teil ' angeordnet ist und der Käfig mit den Wälzelementen zwi- · sehen den beiden Führungsschienen linear beweglich ist, wobei zur Begrenzung der Bewegung des Käfigs an den Führungsschienen Endanschläge vorgesehen sind.

Spielfrei einstellbare Führungseinrichtungen in Form von Kugelführungen oder in Form von Kreuzrollenführungen werden seit einiger Zeit zur Führung eines in Bezug zu einem feststehenden Teil linear beweglichen Teiles verwendet. Ein Anwendungsgebiet derartiger Führungseinrichtungen liegt beispielsweise auf dem Gebiet der linearen Führung der Objektspanneinrichtung bei einem Mikrotom. Dabei wird die Objektspanneinrichtung bei Rotationsmikrotomen vertikal auf- und abwärtsbeweglich geführt. Bei Schlitten-Mikrotomen wird die Objektspanneinrichtung in horizontaler Richtung hin- und hergehend bewegt. Bei Schlitten-Mikrotomen mit hin- und hergehender Objekt spanneinrichtung ist die Führung des beweglichen Teiles, d.h. die Führung der Objektspanneinrichtung an einem feststehenden Teil, d.h. an einem Basisteil des Mikrotomes unproblematisch, weil der zwischen den

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beiden Führungsschienen einer Führungseinrichtung 'angeordnete Käfig mit_den-Wälzelementen auch nach einer Vielzahl hin- und hergehender Bewegungen, sogenannter Lastspiele, die mit einer großen Geschwindigkeit stattfinden können, stets zwischen den beiden Endanschlägen hin- und herbewegt wird, ohne daß es für den Käfig eine bevorzugte Bewegungsrichtung geben würde. Dem gegenüber liegen die Verhältnisse bei einem Rotations-Mikrotom mit einer sich vertikal auf- und abbewegenden Objektspanneinrichtung deshalb anders, weil bei einem solchen Rotations-Mikrotom der zwischen den beiden Führungschienen vorgesehene Käfig und mit dem Käfig selbstverständlich auch die Wälzelemente infolge der Gravitation stets nach unten gezogen werden. Diese Wanderung des Käfigs und der Wälzelemente nach unten ist von der Anzahl der vertikalen Lastspiele, d.h. von der Anzahl der auf- und abwärtsgerichteten Bewegungen der Objektspanneinrichtung und von der Anzahl der vertikalen Hübe pro Zeiteinheit anhängig.

Wenn der Käfig nach einer langen Einsatzdauer, d. h. nach einer entsprechenden Anzahl auf- und abwärtsgerichteter Bewegungen einer solchen bekannten Führungseinrichtung am unteren Endanschlag anstößt, d.h. sich nicht weiter nach unten bewegen kann, wird dadurch auch die Bewegung der Objektspanneinrichtung blockiert. Im Normalzustand befindet sich der Käfig nämlich in der Mitte zwischen den beiden an den Führungsschienen vorgesehenen Endanschlägen. Nur in dieser mittigen Stellung des Käfigs in Bezug zu den Endanschlägen ergeben sich bei einer bekannten Führungseinrichtung optimale Führungseigenschaften.

Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Führungseinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie sich insbesondere zur

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vertikalen Führung eines in Bezug zu einem feststehenden Teil linear beweglichen Teiles eignet, ohne daß der Käfig und die Wälzelemente sich infolge der Gravitation aus der normalen Mittellage zwischen den beiden Endanschlägen unzulässig herausbewegen, bzw. in einer solchen aussermittigen Stellung verbleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, daß der Käfig eine Einrichtung zum Ausgleich des Gewichtes des Käfigs und der im Käfig angeordneten Wälzelemente aufweist.

Diese Einrichtung zum Ausgleich des Gewichtes des Käfigs und der im Käfig angeordneten Wälzelemente hat den Vorteil, daß der Käfig auch nach einer grossen Anzahl vertikal auf- und abgehender Hübe sich nicht infolge der Erdanziehung nur in einer Richtung, d.h. nach unten bewegt, wodurch sich eine Blockierung im Bereich des unteren Totpunktes und eine einseitige Abnutzung der Führungseinrichtung sowie eine Verschlechterung der Führungseigenschaften ergeben würde, sondern daß die erfindungsgemässe Einrichtung zum Ausgleich des Gewichtes des Käfigs und der Wälzeleiaente den Käfig stets wieder in die normale mittige Ausgangslage zurückbewegt, wenn der Käfig sich beispielsweise infolge der Erdanziehung aus der Mittellage nach unten bewegt hat. Es ist selbstverständlich auch möglich, daß der Käfig sich infolge des Bewegungsablaufes bzw. der Belastungen während des Bewegungsablaufes nicht nach unten, sondern entgegen der Erdanziehung nach oben bewegt. Auch in einem solchen Fall kommt in vorteilhafter Weise ausser der Erdanziehung zusätzlich auch die Einrichtung zum Gewichtsausgleich zur Wirkung, so daß der Käfig mit den Wälzelemente in jedem Fall wieder in die normale Mittelstellung zurückgeführt wird.

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Damit wird der besondere Vorteil erzielt, dass die erfindungsgemässe Führungseinrichtung bei einer vertikalen Führung eines in Bezug zu einem feststehenden Teil linear beweglichen Teiles jederzeit ausgezeichnete Führungseigenschaften gewährleistet. Eine derartige, exakte vertikale Führung eines beweglichen Teiles in Bezug zu einem feststehenden Teil ist - wie bereits weiter oben angedeutet wurde.._- besonders bei Rotations- Mikrotomen mit auf- und abwärtsbeweglicher Objektspanneinrichtung von großer Bedeutung. - '

Die Einrichtung zum Ausgleich des Gewichtes des Käfigs und der im Käfig angeordneten Wälzelemente kann als elastisch federndes Glied ausgebildet sein, das zwischen dem Käfig und dem feststehenden Teil angeordnet ist. Ein derart elastisch federndes Glied hat den besonderen Vorteil, daß seine Federkraft von der jeweiligen Auslenkung linear abhängig ist, so daß bei einer größeren Auslenkung des elastisch federnden Glieds auch die Rückstellkraft größer wird. Auf diese Weise wird ein infolge einer Vielzahl auf- und abgehender Bewegungen außerhalb einer normalen Mittellage befindlicher Käfig mitsamt den Wälzelementen mit einer um so größeren Rückstellkraft wieder in die Mittellage zurückgeholt, je größer die Auslenkung aus der Mittellage ist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß federnde Glied derart zu dimensionieren, daß es in der normalen Mittellage des linear beweglichen Käfigs mit einer Federkraft gespannt ist, die dem Gewicht des Käfigs und dem Gesamtgewicht der im Käfig angeordneten Wälzelemente entspricht. Durch eine derartige Dimensionierung des federnden Glieds der erfindungsgemäßen Führungseinrichtung wird der besondere Vorteil erzielt,

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daß der Käfig nur in der normalen Mittelstellung, in der die Führungseigenschaften der insbesondere zur vertikalen Führung vorgesehenen Führungseinrichtung optimal sind, quasi kraftlos lokalisiert ist, weil in dieser Mittelstellung die Gewichtskomponenten des Käfigs und der Wälzelemente genau durch die elastische Federkraft des federnden Glieds kompensiert ist, während bei einer Stellung des Käfigs über der normalen Mittelstellung die nach oben gerichtete Federkraft kleiner ist als das nach unten wirkende Gewicht, so daß der Käfig mit den Wälzelementen bei einer Auslenkung nach oben wieder nach unten in die normale Mittellage wandert. Diese Rückstellkraft ist um so größer, je größer die Auslenkung des Käfigs nach oben ist, weil bei einer größeren,.nach oben gerichteten Auslenkung des Käfigs die Federkraft des elastisch federnden Glieds linear immer kleiner wird, bis sie in der oberen Endlage des Käfigs beispielsweise zu Null wird, d.h. daß in der oberen Endlage das federnde Glied mechanisch entspannt, bzw. fast vollständig entspannt ist. Auf der anderen Seite" wird die Federkraft immer großer, je größer die Auslenkung des Käfigs von der Mittellage nach unten wird. Da die Federkraft zum Gewichtsvektor des Käfigs und der Wälzelemente entgegengesetzt gerichtet ist, wird der gegen den Gewichtsvektor gerichtete Kraftanteil immer größer, je weiter der Käfig von der normalen Mittellage nach unten aus.gelenkt wird. Das bedeutet jedoch, -daß der Käfig durch diß aus dem Eigengewicht und der Federkraft des federnden Glieds resultierende Kraft wieder in die normale Kittellage zurückgestellt wird, so daß die Führungseigenschaften der erfindungsgemässen Führungseinrichtung jederzeit, d.h. auch nach einer Vielzahl schneller auf- und abgehender Bewegungen sehr gut sind.

JDas fedejrnde Glied kann eine Zugfeder sein, die zwischen dem unteren EndbereictL_des Käfigs und dem feststehenden Teil angeordnet ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, das federnde Glied in Form einer Zugfeder zwischen dem oberen Endbereich des Käfigs und dem feststehenden Teil anzuordnen. Die zuerst genannten Ausführungsform hat jedoch den Vorteil, das die gesamte Bauhöhe der erfindungsgemäßen Führungseinrichtung kleiner ist als bei der zuletzt genannten Ausführungsform.

Das federnde Glied kann auch als Druckfeder, Biegefeder o.a. ausgebildet sein, die zwischen dem oberen Endbereich des Käfigs und dem feststehenden Teil angeordnet ist.

Da in der Regel Zugfedern genauer mit einer bestimmten Federkonstante dimensioniert werden können als Druckfedern, empfiehlt es sich anstelle einer Druckfeder bei . einer erfindungsgemäßen Führungseinrichtung eine Zugfeder anzuwenden. In federn Fall ist bei der erfindungsgemäßen Führungseinrichtung wichtig, daß elastisch federnde Glied mit einer solchen Federkonstante auszuwählen, daß die Federkraft des federnden Glieds genau dem Gewicht des Käfigs und der Wälzelemente entspricht, wenn der Käfig sich in der normalen Mittelstellung befindet, bzw. das elastisch federnde Glied derart zu dimensionieren, daß es in der oberen Endlage des linear beweglichen Käfigs entspannt ist und in der durch den zweiten Endanschlag der Führungsschienen gegebenen unteren Endlage des beweglichen Käfigs mit einer Federkraft gespannt ist, die dem doppelten Gewicht des Käfigs und dem doppelten Gesamtgewicht der im Käfig angeordneten Wälzelemente mindestens annähernd entspricht.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Führungseinrichtung ist das federnde Glied eine Zugfeder, die zwischen einem am oberen Endbereich des Käfigs

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befestigten und an einer ÜmlehkröHe umgelenkten Band oder Seil und dem feststehenden Teil angeordnet ist. Eine derartige Anordnung des federnden Glieds ist dann von Vorteil, wenn das Platzangebot für das federnde Glied relativ klein ist. Ein Band oder ein Seil hat oftmals auch dann noch ausreichend Platz, wenn für ein federndes Glied beispiels~wl5i~se"~in Form einer Schraubenfeder nicht mehr genügend Platz vorhanden ist; Die Ümlehkrolle kann an einem beliebigen Ort auch in einer grösäeren Entfernung vom Käfig angeordnet sein. Die Einrichtung zum Ausgleich des Gewichtes des Käfigs und der im Käfig angeordneten Wälzelemente kann auch ein Gegengewicht sein, das am hinteren Ende eines ßaiidos oder eines Drahtes befestigt ist, das mit seinerrt vorderen Ende am oberen Endbereich des Käfigs befestigt und das an einer Umlenkrolle umgelenkt ist. Mit einer solchen Einrichtung in Form eines das Gewicht des Käfigs und der Walzelemente kompensierenden Gegengewichtes werden in vorteilhafter Weise bei einer Führungseinrichtung insbesondere zur vertikalen Führung eines in Bezug zu einem feststehenden Teil linear beweglichen Teiles die gleichen physikalischen Verhältnisse erzielt wie bei einer ah sich bekannten Führungseinrichtung der eingangs genannten Art, die insbesondere zur horizontalen Führung eines in Bezug zu einem feststehenden Teil linear beweglichen Teiles vorgesehen ist, weil daä Eigengewicht des Käfigs und der Gesamtheit der Wälz el entente bei einer horizontal angeordneten Führungseinrichtung der eingangs genannten Art ohne Einfluss bleibt.

Infolge der Tatsache, daß das Gewicht des zwischen den beiden Führungsschienen der Führungseinrichtung frei beweglichen Käfigs mit den Wälzelementen, bei der erfindungsgemässen Führungseinrichtung ausgeglichen wird,

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eignet sich diese besonders vorteilhaft zur Verwendung in einer eine Vielzahl vertikale Lastspiele und grosse Hubzahlen pro Zeiteinheit ausführenden Vorrichtung. Bei einer Vorrichtung der zuletzt genannten Art kann es sich beispielsweise um eine Werkzeugmaschine mit einem vertikal auf- und abwärtsbeweglichen Support, um eine optische Vorrichtung, oder dgl. handeln.

Durch die stetige Verschiebung des Käfigs mit den Wälzelementen in die normale Mittellage ergeben sich bei einer vertikalen Anordnung der erfindungsgemässen Führungseinrichtung ausgezeichnete Führungseigenschaften, wie sie bei bekannten Führungseinrichtungen der eingangs genannten Art nur bei einer Anordnung derselben in einer horizontalen Lage erzielt werden.

Deshalb eignet sich die erfindungsgemässe Führungseinrichtung auch ganz besonders vorteilhaft zur Verwendung in einem Rotationsmikrotom zur Lagerung der vertikal auf- und abbeweglichen Objektspanneinrichtung an einem Basisteil des Rotationsmikrotomes.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispxeles erfindungsgemässer Führungseinrichtungen in Form von Kreuzrollenführungen in einem Rotationsmikrotom. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Frontansicht eines Rotationsmikrotomes mit zwei Kreuzrollenführungen zur vertikalen Führung einer Objektspanneinrichtung in Bezug zu einem Basisteil eines Rotationsmikrotomes,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf ein Rotationsmikrotom in Blickrichtung II gemäss Fig. 1, und

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Fig. 3 einen Schnitt entlang; der· Schnittlinie III-III aus Fig. 2HaUr⁷Ch eine Kreuzrollenführung und durch benachbarte Teile des Rotationsmikrotomes.

Die· Figuren T; und 2 zeigen Teile eines Rotationsmikrotomes mit zwei Kreuzrql4enfüj^-un-.gen 1 0_; zur- vertikalen Führung eines in Bezug- zu eirre»~festst-ehenden feil 12 linearauf- und; abbew.eg liefen; feiles, 14_t wobei j,ede Kreuz-rollen,^ führung 10 z_:wei Bebeneinander· parallel angeordnete Führung s-s-chienen 16 mit Längsrillen 18 aufweist. Zwischen den beiden Führungsschienen 16 ist ein Rollenkäfig 20 angeordnet^ die-r nefeeixeinan^or eine Anzahl Ζγ,\χ^βΐχ<^\1θΐ\ 2;2 aufweist.. Die Fylxr^n^^s.ch.iefte^ 16, sind mittels S.chiraub.er\ 24 am feststehenden Teil 12, öas im vorliegenden Ausführ. rungsbeispiel die Ges^^a.^. ^ines B_j^_ssi^te41eg eiiies Rotations:; mikrotomes aufweist, t»?w., am linoa,r boweglicho^ Teil 14, 4as die Gestalt eine^c Objektspanneinrichtung besitzt, befestigt.

Als Montagehilfsmittelj bzvs?, als Hubbegrenzung für den Rollenkäfig 2Q §ind an die Führungsschienen ^j § Endstücke 26 angeschraufe^,

Der Rollenkäfig 20 ej.ner Kr@uzrgllenführ-ung 1P weist erfin.-r dungsgeTnäß eine Einrichtung 28 zum Ausgleich des, Cjewichteg des Rollenklfigs 2Q \m$ 4§r ijn Rollenkäfig 2Q angegrdneten Zylinderrolle^ 22 auf,

Erfindungsgemäss ist die Einrichtung 28 zum Ausgleich des Gewichtes des Rollenkäfigs 20 und der im Rollenkäfig 20 angeordneten Zylinderrollen 22 als elastisch federndes Glied ausgebildet, das zwischen dem Rollenkäfig 20 und dem festehenden Teil 12 in Gestalt .dps Basisteils· eines Rotationsmikrotomes angeordnet ist. Die Einrichtung 28 in Form eines elastisch federnden Glieds ist derart dimensioniert, daß es in der normalen Mittellage

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des zwischen den Führungsschienen 16 linear beweglichen Rollenkäfigs 20 mit—einer—Federkraft gespannt ist, die dem Gewicht des Rollenkäfigs 20 sowie dem Gesamtgewicht der im"Rollenkäfig 20 angeordenten Zylinderrollen 22 entspricht. _ ."" "'

Wie aus Fig. 1 deutlich ersichtlich ist, ist das federnde Glied der Gewichtausgleichs-Einrichtung 28 eine Zugfeder, die zwischen dem unteren Endbereich des Rollenkäfigs" 20 und dem feststehenden Teil 12 angeordnet ist.

Bei der Montage der Kreuzrollenführung wird zunächst der Rollenkäfig 20 derart angeordnet, daß er in Bezug zu den Endanschlägen 26 den gleichen Abstand aufweist.

Im anschliessenden Arbeitsgang wird jede Kreuzrollenführung 10 mit Stellschrauben 32 spielfrei eingestellt, so daß die Zylinderrollen 22 sich in den Längsrillen 18 bei einer vertikalen Bewegung der mit dem beweglichen Teil 14 verbundenen Führungsschiene 16 abwälzen können.

Von Vorteil ist, daß die Einrichtung 28 auch nachträglich an eine an sich bekannte Kreuzrollenführung 10 eines Rotationsmikrotomes angebaut werden kann. Dazu sind beim Mikrotom nur abgeänderte Abdeckbleche 34 mit einem zapfenförmigen Ansatz 36 und mit einem Längsschlitz 38 erforderlich. Die Gewichtsausgleichs-Einrichtung 28 in Form einer Zugfeder wird zwischen dem zapfenförmigen Ansatz 36 am Abdeckblech 13 und dem unteren Endbereich des Rollenkäfigs 20 eingehängt. Der untere Endbereich des Rollenkäfigs 20 kann ein hakenförmiges Teil 30 aufweisen, wie aus Fig. 3 deutlich ersichtlich ist.

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Die Fig. 3 zeigt einen Rollenkäfig 20 mit Zylinderrollen 22, sowie ein Abdeekbleeh 34 mit einem länglichen Schlitz 38, durch welchen sich das"hakenförmige Teil 30 des Rollenkäfigs 20 hindurcherstreckt. Zwischen dem hakenförmigen Teil 30 und einem am Abdeekblech 34 befestigten Zapfen 36 ist eine Zugfeder 28 mit !Eigenschaften, d.h. mit einer Federkonstante eingespannt, wie sie weiter oben ausführlich beschrieben worderi~sTnd.

Zur genauen Justierung des federnden Gliedes 28 kann der Zapfen 36 in Bezug zum feststehenden Teil 12 auch verstellbar und arretierbar ausgebildet sein.

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Claims (8)

24.372/70-bn 1S. August 1 Parke, Davis &"Co., —2-€H—Tabor Road, Morris Plains, New Jersey 07950 / USA Führungseinrichtung Ansprüche:

1. Führungseinrichtung, insbesondere zur vertikalen Führung eines in Bezug zu einem feststehenden Teil linear beweglichen Teiles, die zwei nebeneinander parallel angeordnete Führungsschienen mit Längsrillen und zwischen den beiden Führungsschienen eine Anzahl in einem Käfig angeordnete Wälzelemente aufweist, wobei die eine Führungsschiene¹¹ am feststehenden Teil und.

die zweite Führungsschiene am" beweglichen Teil angeordnet ist und der Käfig mit" den Wälzelementen zwischen den beiden Führungsschienen linear beweglich ist, wobei zur Begrenzung der Bewegung des Käfigs an den -Führungsschienen Endanschläge vorgesehen sind, dadurch' gekennzeichnet , daß der Käfig (20) eine Einrichtung (28) zum Ausgleich des Gewichtes des Käfigs (20) und der im Käfig (20) angeordneten Wälzelemente (22) aufweist.

2. Führungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (28) zum Ausgleich des Gewichts des Käfigs (20) und der im Käfig (20) angeordneten Wälzelemente (22) als elastisch federndes

Glied ausgebildet ist, das zwischen dem Käfig '(20) und. dem feststehenden Teil (12) angeordnet ist.

3. Führungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Glied derart dimensioniert ist, daß es in der normalen Mittellage des linear beweglichen Käfigs {Ύ0~} mit" einer Federkraft gespannt ist, die dem Gewicht des Käfigs (20) und dem Gesamtgewicht der im Käfig (20) angeordneten Wälzelemente

(22) entspricht.

4. Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Glied eine Zugfeder ist, die zwischen dem unteren Endbereich des Käfigs (20) und dem feststehenden Teil (12) angeordnet ist.

5. Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Glied eine Zugfeder ist, die zwischen einem an oberen Endbereich des Käfigs (20) befestigton und an einer Umlenkrolle umgelenkten Band oder Draht und dem feststehenden Teil (12) angeordnet ist.

6. Führungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (28) zum Ausgleich des Gewichts des Käfigs (20) und der im Käfig (20) angeordneten Wälzelemente (22) ein Gegengewicht ist, das am hinteren Ende eines Bandes befestigt ist, das mit seinem vorderen Ende am oberen Endbereich des Rollenkäfigs (20) befestigt und das an einer Umlenkrolle umgelenkt ist.

7. Verwendung mindestens einer Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer eine Vielzahl vertikale Lastspiele und grosse Hubzahlen pro Zeiteinheit ausführenden Vorrichtung.

8. Verwendung zweier Pührungseinrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Rotationsmikrotoin zur Lagerung der vertikal auf- und abbeweglichen Objektspanneinrichtung (14) an einem Basisteil (12).

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