DE4024686C2 - Schienenführung mit umlaufenden Wälzlagern und Schwingungsdämpfungseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schienenführung mit einer Führungsschiene und einem Lagerschlitten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Schienenführung mit einer Führungsschiene und einem Lagerschlitten ist beispielsweise in der JP 59195223 U offenbart. Diese Vorrichtung hat, wie Fig. 8 zeigt, eine axial ver­ laufende Führungsschiene 1, bei der drei von vier Außen­ flächen Führungsflächen bilden, nämlich die Oberseite 1a und die beiden Seitenflächen 1b. Ein Lagerschlitten 2 mit einer umgekehrten U-Querschnittsform ist rittlings auf der Führungsschiene 1 befestigt und in axialer Richtung entlang der Führungsflächen bewegbar. Der Lagerschlitten 2 hat an drei Innenflächen ausgesparte Abschnitte, die der Führungs­ schiene 1 gegenüberliegen, wobei ein Wälzlager 4 mit Rol­ lenreihen 3 in jeden ausgesparten Abschnitt eingesetzt ist und die Rollen an den Führungsflächen 1a oder 1b der Füh­ rungsschiene 1 abrollen.

Da der Lagerschlitten lediglich über die Wälzlager ritt­ lings auf der Führungsschiene befestigt ist, ergeben sich folgende Probleme:

• 1. Der Lagerschlitten neigt dazu, von der Führungsschiene abgezogen zu werden, insbesondere dann, wenn eine Hubkraft auf eine Maschine, an der der Lagerschlitten befestigt ist, ausgeübt wird, die den Lagerschlitten anhebt, oder wenn die Maschine zu einem anderen Einsatz gelangt, besteht die Gefahr, daß der Lager­ schlitten von der Führungsschiene getrennt wird.
• 2. Wenn die Führungsschiene vertikal befestigt wird, kann die Vorrichtung nicht verwendet werden, so daß ihr Anwendungsbereich begrenzt ist.
• 3. Da der Lagerschlitten nur über die Rollenreihen in Kontakt mit der Führungsschiene steht, können die von der Maschine übertragenen Vibrationen nicht wirkungsvoll gedämpft werden.

Die DE 34 35 593 A1 schlägt daher eine Schienenführung vor, die sowohl eine Gleitführung als auch eine Wälzführung aufweist. Die Gleitführung nimmt bei dieser Schienenführung die Haupt­ auflagerkräfte auf, während die Wälzführung die Führungsge­ nauigkeit ergibt.

Ferner ist auch aus dem Aufsatz in "Maschinenmarkt", Würz­ burg 1978, S. 1551 bis 1554, "Aufbau und Anwendung heutiger Schlittenführungen und ihr Leistungsvermögen" eine gemischte Führung bekannt. Diese Anordnung weist Rollenführungen in der Hauptlastrichtung vertikal von oben auf. Für die Lager­ dämpfung sind als Seitenführung Gleitlager vorgesehen. Alternativ werden ebenfalls eine Gleitlagerung vertikal von oben und seitliche Rollenführungen vorgeschlagen.

Diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß dadurch, daß zur Dämpfung ein Gleitlager in einer Hauptlastrichtung eingesetzt wird, keine guten Reibungsverhältnisse erhalten werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Schienenführung der eingangs genannten Art so zu ver­ bessern, daß sowohl hervorragende Reibungsverhältnisse als auch eine wirksame Schwingungsdämpfung gewährleistet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Schienenführung mit einer Führungs­ schiene enthält eine axial ver­ laufende Führungsschiene mit axialen Führungsflächen an ihren Außenseiten, einen Lagerschlitten, der rittlings auf der Führungsschiene befestigt und in axialer Richtung ent­ lang den Führungsflächen bewegbar ist, und umlaufende Wälz­ lager mit Rollenreihen, die an Innenflächen des Lager­ schlittens, den Außenflächen der Führungsfläche gegen­ überliegend, befestigt sind, wobei die Wälzlager Rollen­ reihen haben, die auf den Führungsflächen der Führungs­ schiene abrollen.

Die Führungsschiene hat an der Oberseite eine Füh­ rungsfläche für eines der Wälzlager, die eine Hauptlast des Lagerschlittens aufnimmt, ferner Hauptkraftrichtungen zuge­ wandte seitliche Führungsflächen für zwei Wälzlager, die Lateralkräfte des Führungsschlittens aufnehmen, und Nuten in den Seitenflächen, die sich axial entlang der seitlichen Führungen erstrecken. An dem Lagerschlitten sind die Wälz­ lager mit den unbegrenzt zirkulierenden Rollenreihen an Positionen befestigt, die der oberen Führungsfläche und den seitlichen Führungflächen des Lagerschlitten gegenüber­ liegen. Der Lagerschlitten enthält ferner vorstehende Ab­ schnitte an Stellen, die an seitlichen Führungsflächen der Führungsschiene gegenüberliegen, und die Gleitflächen haben, die in den Nuten in den Seitenflächen der Führungsschiene gleiten und die mit Dichtungen versehen sind.

Eines der Wälzlager, das einer seitlichen Führungsfläche der Führungsschiene gegenüberliegend angeordnet ist, kann mit einer Vorspannungseinrichtung versehen sein, um die Rollen gegen die Führungsfläche vorzuspannen.

Die Vorspannungseinrichtung kann eine Vorspannungs­ einstellschraube haben, um die Vorspannung einzustellen.

Die vorspringenden Abschnitte des Lagerschlittens, die gemäß der Erfindung mechanisch in die Nuten in den Seitenflächen der Führungsschiene eingreifen, dienen als Maßnahme zur Verhinderung eines Herausgleitens aus der Führungsschiene. Damit kann der Lagerschlitten unter keinen Umständen aus der Führungsschiene unerwünscht aus­ treten, wodurch die Sicherheit erhöht ist. Zudem kann die Vorrichtung in vertikaler Anordnung verwendet werden.

Die Gleitflächen der Vorspannungsabschnitte dämpfen zudem die Vibrationen, die durch das Abrollen der Rollen hervorgerufen werden. Damit ist die Geräuschentwicklung gering.

Wenn zudem die Vorspannungseinrichtung zum Vorspannen der Rollen gegen die Gleitflächen angeordnet ist und die Rollen der Wälzlager im voraus geeignet vorgespannt sind, sind Variationen im Verhalten des Lagerschlittens wirkungsvoll verhindert, so daß die Arbeitsgenauigkeit der Vorrichtung weiter erhöht ist.

Nachfolgend sind einige bevorzugte Ausführungsformen anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungs­ form der Erfindung, wobei eine Endplatte entfernt ist;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Wälzlagerung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Wälzlagerung gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Vorspannungs­ einrichtung gemäß Fig. 5;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Vorspannungs­ einrichtung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung, wobei eine Endplatte ent­ fernt ist, und

Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen linearen Führungsvorrichtung mit Wälzlager.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Haupt­ teils einer Ausführungsform der Erfindung. Eine Führungs­ schiene 11 hat einen quadratischen Querschnitt und er­ streckt sich in einer axialen Richtung, während ein Lagerschlitten 12 mit einem im wesentlichen umgekehrten U-förmigen Querschnitt rittlings auf der Führungsschiene 1 befestigt ist. Eine obere Fläche der Führungsschiene 11 bil­ det eine obere Führungsfläche 13 zur Aufnahme einer Haupt­ last, die von oben nach unten auf die obere Führungsfläche 13 ausgeübt wird.

Seitliche Führungsflächen 14 befinden sich an beiden Seiten­ flächen der Führungsschiene 11, um Seitenlasten aufzunehmen. Außerdem erstrecken sich Nuten 15 axial in beiden Seiten­ flächen der Führungsschiene 11 an Zwischenstellen zwischen der oberen Fläche und einer Bodenfläche. In der dargestell­ ten Ausführungsform haben die Nuten 15 einen rechteckigen Querschnitt.

An einer Innenseite des Lagerschlittens 12 ist der Führungs­ schiene 11 gegenüberliegend eine Aussparung 16 ausgebildet, an deren Innenflächen ein Wälzlager 20 mit Rollenreihen, die an der oberen Führungsfläche 13 abrollen, und ein Paar Wälz­ lager 21 mit Rollenreihen angeordnet sind, die an den beiden seitlichen Führungsflächen 14 abrollen.

Die Einzelheiten der Wälzlager 20 und 21 sind in den Fig. 2 bis 4 dargestellt. Jedes der Wälzlager 20 und 21 enthält zwei Reihen von Rollen 22, die an der oberen Füh­ rungsfläche 13 oder einer seitlichen Führungsfläche 14 ab­ rollen, ein Hauptteil 23 zur Aufnahme einer Last über die Rollen 22, zwei Endkappen 24 zur Ausbildung einer U-Kurve an den entgegengesetzten Enden des Hauptteils 23 und zwei Seitenplatten 25 zum Führen der Rollen 22. Somit kann jedes Wälzlager eine geradlinige Bewegung des Lagerschilttens 12 führen, ohne auf eine Bewegungsstrecke beschränkt zu sein, wenn die Rollen 22 eine unbegrenzte Umlaufbewegung ausfüh­ ren, während sie an dem Lager rollen. Da zudem ein ebenes Befestigungsteil 26 und eine Blattfeder 27 an den Seiten­ flächen jedes Wälzlagers 20, 21 befestigt sind, fällt das Lager nicht aus der Aussparung 16 heraus.

Eine Befestigungsplatte 28 mit einer automatischen Zen­ trierfunktion und Federstifte 29 zur Befestigung eines Keilblocks 30, der weiter unten beschrieben wird, be­ finden sich an einer Oberseite des Hauptteils 23. In­ folge der automatischen Zentrierwirkung der Befestigungs­ platte 28 wird jede Rolle 22 mit derselben Last belastet.

Die zwei Wälzlager 21 mit Rollenreihen, die an den beiden seitlichen Führungsflächen 14 abrollen, sind so in der Aus­ sparung 16 befestigt, daß sie die beiden Lateralseiten der Führungsschiene 11 zwischen sich aufnehmen, und zur Be­ festigung der Lager wird die Befestigungsplatte 28 an einer Seite angebracht, während der in den Fig. 5 und 6 abge­ bildete Keilblock 30 an der anderen Seite angebracht wird. Der Keilblock 30 ist eine Vorspannungeinrichtung zum Vorspannen der Rollen 22 gegen die Führungsfläche und so aufge­ baut, daß ein Keil 33, der an einem Hauptteil 32 mit einer geneigten Fläche 31 anliegt, sich vertikal be­ wegt, wenn eine Vorspannungseinstellschraube 34 ge­ dreht wird. Die Vorspannung, die tatsächlich auf das Wälzlager 21 aufgebracht wird, wird im voraus geschätzt und so eingestellt, daß die Vorspannung selbst im belasteten Zustand nicht aufgehoben wird.

An den Unterflächen der beiden Seitenwände des Lager­ schlittens 12 sind mittels Schrauben B1 zwei Stahlplatten 41 befestigt, die sich über die gesamte Länge des Lager­ schlittens 12 erstrecken. Die inneren Randabschnitte der Stahlplatten 41 stehen in die Nuten 15 in den beiden Lateralseiten 11b der Führungsschiene 11 vor und bilden vorstehende Abschnitte 42. Auf eine Oberseite des vor­ stehenden Abschnitts 42 ist eine Kunststoffgleitbeschich­ tung 43 mit einem kleinen Reibungswiderstand aufgebracht, um eine Gleitfläche 44 zu bilden. Die Gleitfläche 44 gleitet in Kontakt mit einer oberen Innenfläche der Nut 15 über die Kunststoffgleitschicht 43.

Außerdem ist eine Dichtung 45 aus Gummi an einer Unter­ seite von jedem der vorspringenden Abschnitte 42 der Stahlplatte 41 mit einer Schraube B2 befestigt, die sich über die gesamte Länge des Lagerschlittens 12 erstreckt. Ein Kopfende der Dichtung 45 steht in Gleit­ kontakt mit der Nut 15.

Endplatten 46 mit einer umgekehrten U-Form sind an den in Längsrichtung entgegengesetzten Enden des Lagerschlittens 12 mittels nicht dargestellter Schrauben befestigt, die in Gewindebohrungen 47 eingeschraubt sind. Eine Ab­ streifdichtung 48 ist an einer inneren Randkante der End­ platte 46 befestigt und streift die obere Führungsfläche 13 und die seitlichen Führungsflächen 14 der Führungsschiene 12 ab.

Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Schraubenbohrung in einer Unterseite der Führungsschiene 11.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Vorrichtung beschrieben.

Bei dieser linearen Führungsvorrichtung mit Wälzlager ist der mit den Wälzlagern 20 und 21 versehene Lagerschlitten 12 mit der Führungsschiene 11 so kombiniert, daß diese eine Einheit bilden. Daher braucht die Vorrichtung nicht vor der Benutzung zusammengebaut zu werden, sondern es ist lediglich erforderlich, die Führungsschiene 11 zu befestigen, womit die Montagepräzision gewährleistet ist.

Bei der Befestigung der Führungsschiene 11 muß diese unter Verwendung der Schraubenbohrung 10 lediglich an einer vorgegebenen Basis festgeschraubt werden. Ein zu tragendes Bauteil wird unter Verwendung der Schrau­ benbohrung 12A an der Oberseite des Lagerschlittens 12 be­ festigt. Wenn der Lagerschlitten 12 mit dem darauf be­ festigten Bauteil in einer axialen Richtung bewegt wird, laufen die Rollen 22 des Wälzlagers 20 ständig um, während sie auf der oberen Führungsfläche 13 ab­ rollen. Eine nach unten auf den Lagerschlitten 12 wirkende Last wird über das Wälzlager 20 auf die Führungsschiene 11 abgetragen.

Beide Wälzlager 21 sind im voraus mittels des Keil­ blocks 30 vorgespannt, so daß die Wälzlager 21 eine hohe Stabilität und Festigkeit gewährleisten. Damit kann auch dann keine Lockerheit bzw. Spannungslosigkeit entstehen, wenn eine seitliche Kraft auf den Lagerschlitten 12 ausgeübt wird, und seitliche Roll- oder Gierbewegungen und dergleichen sind mit Sicherheit vermieden, so daß eine Bewegung mit hoher Genauigkeit erzielt wird.

Bei der Bewegung des Lagerschlittens 12 gleiten dessen vor­ stehende Abschnitte 42 in Kontakt mit den inneren Un­ terseiten der Nuten 15 der Führungsschiene 11 über die Gleitschichten 43, womit die vorstehenden Abschnitte 42 als Gleitführungen dienen. Auf die Dichtungen 45 gleiten in Kontakt mit den Innenflächen der Nuten 15. Die Gleit­ kontaktwiderstände der vorstehenden Abschnitte 42 und der Dichtungen 45 erzeugen einen Vibrationsdämpfungseffekt, so daß der Lagerschlitten 12 glatt und ruhig, unter Vermeidung von Geräuschen, bewegt wird.

Die vorstehenden Abschnitte 42 stellen sicher, daß der Lagerschlitten 12 nicht aus der Führungsschiene 11 herausgleiten kann. Damit kann der Lagerschlitten 12 nicht nur während der Betriebsdauer nicht aus der Führungs­ schiene 11 fallen, wodurch die Sicherheit erhöht ist, sondern dies gilt auch für das Umsetzen der Maschine an einen anderen Platz und für den Fall, daß ein Schlag infolge einer Kollision oder eines Erdbebens auf die Maschine ausgeübt wird. Außerdem ist die Führungsvor­ richtung nicht nur in horizontaler Anordnung betätigbar, wie dies die Zeichnungen zeigen, sondern auch in verti­ kaler Anordnung, wodurch der Anwendungsbereich ver­ größert ist.

Die Dichtungen 45 verhindern, daß Fremdkörper wie Staub oder dergleichen von der Unterseite des Lagerschlittens 12 eintreten, wobei der Stand der Technik hierfür keine Maßnahmen vorsieht, wodurch die Staubdichtigkeit ver­ bessert ist.

Die Nuten 15 in den beiden Seiten der Führungsschiene 11 dienen zudem als Staubabdeckungsführungsnuten, wenn eine weitere Staubdichtungsvorrichtung wie ein Falten­ balg oder eine Teleskopabdeckung befestigt werden. Die Nuten 15 verhindern das Herabfallen oder Anheben der Staubdichtungsabdeckung.

Die Dichtungen 45 können aus Kunststoff anstelle von Gummi bestehen.

Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Diese unterscheidet sich von der ersten Ausführungs­ form dadurch, daß Nuten 15A in den Lateralseiten einer Führungsschiene 11 eine V-Form haben, und daß vor­ stehende Abschnitte 42A, die in die Nuten 15A ein­ greifen, geneigte Flächen haben.

Die Anordnung der anderen Teile und die Betriebsweise stimmen mit der ersten Ausführungsform überein.

Die Befestigungsplatte 28 und der Keilblock 30 können befestigt werden, wenn dies erforderlich ist.

Claims (4)

1. Schienenführung mit einer Führungsschiene, die axiale Füh­ rungsflächen an Außenseiten aufweist, und einem Lagerschlitten, der rittlings auf der Führungsschiene sitzt und in axialer Richtung entlang den Führungsflächen bewegbar ist und der um­ laufende Wälzlager mit Rollenreihen, die jeweils an Führungs­ flächen der Führungsschiene abrollen, und Gleitlager aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager (20, 21) an den den Hauptkraftrichtungen zugewandten oberen und seitlichen Führungsflächen (13, 14) der Führungsschiene (11) anliegen, und daß die Gleitlager (43) an von den Hauptkraftrichtungen abgewandten unteren Führungsflächen der Führungsschiene (11) gleiten.

2. Schienenführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (11) axiale Nuten (15) in den Seitenflächen aufweist, deren obere Nutwände die Führungsflächen für die Gleitlager (43) bilden.

3. Schienenführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerschlitten (12) vorstehende Abschnitte (42) aufweist, die die Gleitlager (43) bilden und in den Nuten (15) gleiten.

4. Schienenführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerschlitten (12) ferner Dichtungen (45) aufweist, die ebenfalls in den Nuten (15) glei­ ten.