DE4104717A1

DE4104717A1 - Schwingungsgedaempfte geradefuehrungseinheit

Info

Publication number: DE4104717A1
Application number: DE4104717A
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Morita
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1991-08-22
Also published as: JPH03239808A; US5181780A

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Geradeführungs einheit mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen und betrifft insbesondere eine Geradeführungs einheit zur Führung beweglicher Teile von Werkzeugmaschinen, Präzisionsbearbeitungsgeräten, Prüfgeräten u. a. m. Im speziellen betrifft die Erfindung eine Gleitlager-Gerade führungseinheit mit Schwingungsdämpfung und/oder Bremsung.

Schwingungsgedämpfte und/oder gebremste Geradeführungs einheiten sind zum Beispiel aus den Dokumenten JA 58-6 010 U1 und JA 61-1 16 119 P1 bekannt. Die dort beschriebenen typischen Geradeführungseinheiten mit Brems- und/oder Antivibrations funktion enthalten eine Schiene, einen Schieber, eine Mehr zahl von rollfähigen Elementen, die zwischen der Schiene und dem Schieber angeordent sind, und ein ebenfalls zwischen der Schiene und dem Schieber angeordnetes Reibungselement. Eine andere bekannte Geradeführungseinheit dieser Art enthält eine Schiene, ein Paar von Endschiebern, eine Mehrzahl von rollfähigen Elementen, die zwischen der Schiene und jedem Endschieber angeordnet sind, und einen Zwischenschieber, der zwischen den beiden Endschiebern angeordnet ist, wobei zwischen der Schiene und dem Zwischenschieber ein kleiner Zwischenraum vorgesehen ist, der mit einem Schmiermittel gefüllt ist und dadurch als Fluiddämpfung wirkt.

Da bei den beiden oben als erstes erwähnten bekannten Konstruktionen sowohl die rollfähigen Elemente als auch das Reibungselement in ein und demselben Schieber untergebracht sind, ist der Raum für das Reibungselement begrenzt, was wiederum dessen Bremsfunktion und/oder Schwingungsdämpfungs funktion beeinträchtigt, ferner ist die Konstruktion kompli ziert und damit schwierig herzustellen. Bei der anschließend erwähnten Konstruktion mit der Fluiddämpfung besteht das Problem, das Schmiermittel ohne nennenswerte Lecks zwischen der Schiene und dem Schieber zu halten, was praktisch nicht möglich ist.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine verbesserte Geradeführungseinheit angegeben werden, welche eine Brems- und/oder Antivibrationsfunktion aufweist und einfach im Aufbau sowie in der Herstellung ist, so daß sie wenig kostet.

Diese Aufgabe wird bei einer Geradeführungseinheit mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiter bildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen einer solchen Geradeführungseinheit sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Gerade führungseinheit enthält eine gerade Schiene gewünschter Länge und einen auf dieser gleitend verschiebbaren Schieber. Am Schieber ist ein zweiteiliges Gleitelement befestigt, welches einen elastischen Teil und einen Kontaktteil umfaßt. Der elastische Teil ist fest am Schieber angebracht und der Kontaktteil hat eine Berührungsfläche, welche in einen gleitenden Kontakt mit der Schiebe gebracht werden kann. Der Kontaktteil besteht vorzugsweise aus einem Material mit geringem Reibungsbeiwert. Der elastische Teil besteht aus irgendeinem elastischen Material, vorzugsweise enthält der elastische Teil eine Hülle aus einem elastischen Material, in der sich eine Füllung befindet. Die Füllung kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Gel sein. Der Kontaktteil des Schieberelements macht also gleitenden Kontakt mit der Schiene und der elastische Teil ist zwischen dem Kontaktteil und dem Schieber angeordnet, so daß der Kontaktteil normaler weise mit Druck gegen die Schiebe gepreßt wird.

Bei alternativen Konstruktionen können der elastische Teil und der Kontaktteil des Schieberelements getrennt oder als integrierte Struktur vorgesehen sein. Außerdem kann der Druck innerhalb der Umhüllung veränderbar sein.

Da bei der Geradeführungseinheit gemäß der Erfindung der aus einem Material mit verhältnismäßig geringem Reibungsbeiwert bestehende Kontaktteil einen gleitenden Oberflächenkontakt mit der Schiene macht, ist der Gleitwiderstand verhältnis mäßig niedrig, so daß eine stetige Relativbewegung zwischen der Schiene und dem Schieber gewährleistet ist. Da sich außerdem der elastislche Teil zwischen dem Kontaktteil des Schieberelements, der in gleitendem Oberflächenkontakt mit der Schiene steht, und dem Schieber befindet, kann der Kontaktdruck zwischen dem Kontaktteil und der Schiene auf ein gewünschtes Niveau eingestellt werden, um einen gewünsch ten Reibungswiderstand und damit eine gewünschte Brems charakteristik zwischen Schiene und Schieber zu erhalten. Der elastische Teil dient zusätzlich dazu, etwaige Schwin gungen der Schiene oder des Schiebers zu absorbieren, so daß eine unerwünschte Übertragung von Schwingungen zwischen Schiene und Schieber verhindert wird. Der Verschiebe- oder Gleitwiderstand bleibt auch bei einem Verschleiß des Kontaktteiles im wesentlichen konstant, da der elastische Teil den Kontaktteil an der Schiene angedrückt hält. Die vorliegende lineare Führungseinheit zeichnet sich also durch einen im wesentlichen konstanten Gleitwiderstand aus, der gewünschtenfalls einstellbar ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungs gemäßen, mit gleitendem Kontakt zwischen Schiene und Schieber arbeitenden Geradeführungseinheit unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei werden noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte, teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer schwingungsgedämpften Geradeführungseinheit gemäß einer ersten Ausführungs form der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Stirnansicht der Geradeführungseinheit gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Stirnansicht einer schwingungsgedämpften Geradeführungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine teilweise im Querschnitt gezeigte Stirnansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Geradeführungseinheit und

Fig. 5 eine vereinfachte, perspektivische Darstellung eines Seiten-Gleitstückes der Geradeführungseinheit gemäß Fig. 4.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte schwingungsgedämpfte Geradeführungseinheit enthält eine gerade Schiene gewünsch ter Lange, welche einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat und dementsprechend eine obere Führungs fläche 2 sowie zwei seitliche Führungsflächen 3 und 4 aufweist. Die obere Führungsfläche ist bei dieser Ausführungs form eine ebene Gleitfläche und die beiden seitlichen Führungsflächen 3, 4 weisen jeweils eine Führungsnut 9 auf, die einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt hat und parallel zur Längsachse der Schiene verläuft. Es sei darauf hingewiesen, daß die Führungsschiene 1 als Führungsschiene einer mit rollendem Kontakt arbeitenden Geradeführungs einheit verwendet werden kann, welche auch einen Schieber und eine Mehrzahl zwischen diesem und der Führungsschiene angeordnete Kugeln oder Rollen enthält.

Die vorliegende Geradeführungseinheit enthält weiterhin einen Schieber 5, der einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat und gleitend verschiebbar auf der Schiene 1 reitet. An der Innenseite 6 des Schiebers 5 ist ein im wesentlichen U-förmiges elastisches Teil 7 befestigt, an dem wiederum ein im wesentlichen U-förmiger Gleit- oder Kontakt teil 8 fest angebracht ist. Der Gleit- oder Kontaktteil 8 hat eine obere Gleitfläche, welche in gleitender Berührung mit der oberen Führungsfläche 2 der Schiene steht, und zwei seitliche Führungsrippen 10, die jeweils einen im wesent lichen dreieckigen Querschnitt haben und jeweils in gleiten der Berührung mit einer der beiden Führungsnuten 9 der Schiene 1 stehen. Da die seitlichen Führungsrippen 10 in gleitender Berührung mit den entsprechenden Führungsnuten 9 der Schiene 1 stehen und der Gleit- oder Kontaktteil 8 über den elastischen Teil 7 fest am Schieber 5 angebracht ist, kann sich der Schieber 5 in beiden Richtungen gleitend längs der Schiene 1 bewegen. Vorzugsweise besteht der Gleit- oder Kontaktteil 8 zumindest an seinen Gleitflächen aus einem Material mit einem verhältnismäßig niedrigen Reibungsbei wert, wie einem Kunststoff, einem Verbundwerkstoff, der einen Kunststoff und ein Metall enthält oder einen Verbund werkstoff, der ein Metall und eine chemische Verbindung enthalt.

Der elastische Teil 7 kann aus irgendeinem geeigneten elastischen Material bestehen, das zwischen dem Schieber und dem Gleit- oder Kontaktteil 8 elastisch verformbar ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält der elastische Teil 8 eine geschlossene Hülle 11 aus elastischem Material, wie Gummi oder einem relativ weichen Kunststoff, die im wesentlichen U-förmig gebogen ist und eine Füllung 12, wie ein Gas oder eine Flüssigkeit unter Druck dicht einschließt.

Bei dem Gas kann es sich um Luft und bei der Flüssigkeit um Öl oder ein Silicon-Gel handeln. Da der elastische Teil 7 einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat und in enger Berührung mit der Innenseite 6 des Schiebers 1 steht und da der Kontakt- oder Gleitteil 8 ebenfalls einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat und in enger Be rührung mit der Innenseite des elastischen Teiles 7 steht, stehen die obere und die seitlichen Gleitflächen des Gleit- oder Kontaktteiles 8 mit im wesentlichen gleichförmigem Anpreßdruck in gleitender Berührung mit der oberen bzw. den seitlichen Führungsflächen der Schiene 1. Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind zwei Endplatten 13 am vorderen und hinteren Ende des Schiebers 5 angebracht und außerdem ist an der Unterseite des Schiebers 5 eine Rück halte- oder Sicherungsplatte 14 befestigt, um den elastischen Teil 7 und den Gleitteil 8 an Ort und Stelle zu halten.

Es sei darauf hingeweisen, daß der Schieber 5 auch in rollen dem Kontakt mit der Schiene 1 stehen kann, wobei dann zwei endlose Umlaufwege, die jeweils einen Lastwegabschnitt, einen Rückwegabschnitt und zwei gebogene Verbindungsab schnitte, die entsprechende Enden des Last- und des Rückweg abschnittes verbinden, enthalten, im Schieber 5 vorgesehen sind und eine Anzahl von rollfähigen Elementen in jedem der endlosen Umlaufwege angeordnet sind. In diesem Falle stehen die rollfähigen Elemente in rollendem Kontakt mit den V- förmigen seitlichen Führungsnuten 9. Der Schieber 5 und die Schiene 1 der vorliegenden Geradeführungseinheit kann also dazu verwendet werden, die vorliegende mit gleitendem Kontakt arbeitende Geradeführungseinheit, die ein Gleitteil aufweist, oder einer mit rollendem Kontakt arbeitenden Geradeführungseinheit, die rollfähige Elemente enthält, verwendet werden.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer schwingungs gedämpften Geradeführungseinheit gemäß der Erfindung, deren Konstruktion in vieler Hinsicht der der Einheit gemäß Fig. 1 und 2 entspricht, so daß für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden. Die Geradeführungseinheit gemäß Fig. 3 enthält jedoch eine Führungsschiene 16, die zwar in vieler Hinsicht der Führungsschiene 1 der als erstes beschriebenen Ausführungsform entspricht, jedoch zwei seit liche Führungsnuten 17 mit im wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt aufweist. Die Führungsschiene 16 kann, wie dargestellt, durch Schraubenbolzen an irgendeiner gewünsch ten Unterlage befestigt werden. Die Geradeführungseinheit gemäß Fig. 3 enthält ebenfalls einen Schieber 5 und einen elastischen Teil 7, die mit denen der vorbeschriebenen Ausführungsform übereinstimmen. Ferner enthält diese Gerade führungseinheit einen Gleit- doer Kontaktteil 15 der ebenfalls in vieler Hinsicht mit dem Gleit- oder Kontaktteil 8 der vorigen Ausführungsform übereinstimmt mit der Aus nahme, daß der Gleit- oder Kontaktteil 15 hier zwei seit liche Führungsrippen 18 aufweist, die jeweils einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt haben und jeweils in einer der Führungsnuten 17 gleiten. Bei dieser Aus führungsform kann die Führungsschiene 16 als Führungsschiene einer mit rollendem Kontakt arbeitenden Geradeführungs einheit verwendet werden, die Kugeln als rollfähige Elemente enthält.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine mit gleitendem Kontakt arbeitende Geradeführungseinheit gemäß einer dritten Aus führungsform der Erfindung. Wie die zuerst beschriebenen Ausführungsformen besteht auch bei dieser Ausführungsform nicht ein rollender Kontakt, sondern ein gleitender Kontakt zwischen einer Schiene und einem Schieber, um eine Schwin gungsdämpfung und/oder eine Bremsfunktion zu erhalten. Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 unterscheidet sich jedoch von den vorher beschriebenen Ausführungen darin, daß mehrere getrennte Gleitteile zwischen der Schiene und dem Schieber vorgesehen sind. Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, enthält diese Ausführungsform eine gerade Schiene 19 mit gewünschter Länge und einem im wesentlichen rechteck förmigen Querschnitt, sie hat dementsprechend eine ebene obere Führungsfläche 20 sowie zwei seitliche Führungsflächen 21 und 22, die jeweils eine Führungsnut 27 aufweisen, welche parallel zur Längsachse der Schiene 19 verläuft und einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt hat. Die Schiene 19 ist durch Schraubenbolzen fest an einem gewünschten Gegenstand befestigt.

Die Geradeführungseinheit gemäß Fig. 4 enthält ferner einen Schieber 5, der mit dem Schieber der vorigen Aus führungsformen übereinstimmen kann. Zwischen der Schiene 19 und dem Schieber 5 befindet sich eine Gleitteilanordnung, durch die der Schieber 5 gleitend auf der Schiene 9 gelagert ist. Bei der Geradeführungseinheit gemäß Fig. 4 besteht die Gleitteilanordnung praktisch aus drei getrennten Gleit teilen, nämlich einem oberen Gleitteil und zwei seitlichen Gleitteilen. Das obere Gleitteil enthält ein oberes Stück 23, welches in gleitender Berührung mit der oberen Führungs fläche 20 der Schiene 19 steht und einen oberen elastischen Teil 25, der zwischen dem Schieber 5 und dem oberen Gleit stück 23 befestigt ist. Die seitlichen Gleitteile enthalten jeweils ein seitliches Gleitstück 24, welches in gleitender Berührung mit einer entsprechenden seitlichen Führungsfläche 21, 22 der Schiene 19 steht und ein seitliches elastisches Teil 26, welches zwischen dem Schieber 5 und dem betreffen den seitlichen Gleitstück 24 befestigt ist. Die seitlichen Gleitstücke 24 haben jeweils eine Führungsrippe mit einem Querschnitt, der dem der Führungsnut 27 der Schiene 19 entspricht. Das obere und die seitlichen Gleitteile dieser Ausführungsform können also dadurch gebildet werden, daß man an den Gleitteil der ersten Ausführungsform in drei Ab schnitte unterteilt.

Die Konstruktion des oberen Gleitteiles und der seitlichen Gleitteile der vorliegenden Ausführungsform entspricht im wesentlichen der des Gleitteiles der zuerst beschriebenen Ausführungsformen. Ein seitliches Gleitteil ist beispiels weise in Fig. 5 genauer dargestellt. Dieses seitliche Gleit teil 26 enthält das Gleitstück 24, das langgestreckt ist und eine vorderfläche hat, die gleitenden Kontakt mit der zugehörigen Führungsfläche 21 der Schiene 19 macht, und das elastische Teil 26, das fest an der Rückseite des Gleit stücks 28 angebracht ist und außerdem im montierten Zustand an der inneren Seitenfläche des Schiebers 5 befestigt ist. Das Gleitstück 24 hat eine sich längs einer Längsachse erstreckende Geradeführungsrippe 28 mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt, so daß die Führungsrippe 28 gleit fähig in die Führungsnut 27 der Schiene 19 paßt. Am Fuß der Führungsrippe 28 sind zwei kleine Vertiefungen gebildet. Der elastische Teil 26 enthält eine geschlossene Hülle 29, in der sich eine Füllung 31, z. B. ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Gel unter Druck befindet. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist die Hülle 29 mit einem Steuerventil 33 versehen, das mit dem Inneren der Hülle in Verbindung steht. Das Steuerventil 33 gestattet es, Füllungsmaterial 31 in das Innere der Hülle 29 einzuspeisen, um den Druck in der Hülle zu erhöhen oder Füllungsmaterial aus der Hülle 29 ab zulassen, um den Innendruck zu verringern. Auf diese Weise kann der Anpreßdruck zwischen dem Gleit- oder Kontaktteil 24 und der Schiene 19 einfach dadurch eingestellt werden, daß man Füllungsmaterial in das Innere der Hülle 29 einspeist oder aus dieser abläßt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Hüllen der Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 3 ebenfalls mit einem solchen Steuerventil versehen werden können.

Die vorliegende Gleitlager-Geradeführungseinheit kann bei bestimmten Anwendungen mit Vorteil in Kombination mit einer oder mehreren mit rollendem Kontakt arbeitenden Wälzlager- Geradeführungseinheiten verwendet werden, um eine Schwin gungsdämpfungs- und/oder Bremsfunktion vorzusehen. Beispiels weise kann die vorliegende Gleitlager-Geradeführungseinheit mit Vorteil zwischen zwei Wälzlager-Geradeführungseinheiten, die Rücken-an-Rücken angeordnet sind, verwendet werden. Alternativ kann die vorliegende Geradeführungseinheit auch als unabhängige Gleitlager-Geradeführungseinheit ohne Wälz lager verwendet werden. Es sei auch darauf hingewiesen, daß, obwohl die Führungsschiene bei allen beschriebenen Aus führungsformen einen im wesentlichen rechteckigen Quer schnitt hat, auch eine Führungsschiene mit irgendeiner anderen gewünschten Querschnittsform verwendet werden kann, z. B. mit einem T-förmigen Querschnitt.

Claims

1. Gleitlager-Geradeführungseinheit mit

- einer geraden Schiene (1) vorgegebener Länge, welche mindestens eine Führungsfläche aufweist und
- einem auf der Schiene angeordneten und längs dieser verschiebbaren Schieber (5), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schiene (1) und dem Schieber (5) ein Gleitlagerteil angeordnet ist, welches einen elastischen Teil (7) sowie einen Gleit- oder Kontakt teil (8) aufweist;
- daß der elastische Teil (7) mit einer ersten Seite am Schieber (5) befestigt ist und
- der Gleit- und Kontaktteil mit einer ersten Seite an einer zweiten Seite des elastischen Teiles (7) befestigt ist und eine zweite Gleitfläche aufweist, die gleitenden Kontakt mit mindestens einer Führungsfläche der Schiene (1) macht.

2. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlagerteil eine einstückige oder integrale Struktur aufweist.

3. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schiene (1) eine obere Führungsfläche (2) sowie zwei seitliche Führungsflächen (3, 4) aufweist; daß der Schieber (5) eine der oberen Führungsfläche der Schiene gegenüberliegende obere innere Fläche und zwei jeweils einer der seitlichen Führungsflächen der Schiene (1) gegenüber liegende seitliche innere Flächen aufweist; daß der Gleit lagerteil ein zwischen der oberen Führungsfläche der Schiene und der oberen inneren Fläche des Schiebers angeordnetes oberes Gleitstück und zwei seitliche Gleitstücke, die jeweils zwischen einer der seitlichen Führungsflächen der Schiene und der entsprechenden gegenüberliegenden inneren Seitenfläche des Schiebers angeordnet sind.

4. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene eine erste Führungsanordnung aufweist und daß der Gleit- oder Kontaktteil eine zweite Führungsanordnung, die im montierten Zustand der Einheit in die erste Führungsanordnung eingreift, hat.

5. Geradeführungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Führungsanordnung mindestens eine Führungsnut (9) enthält, die in der Schiene (1) gebildet ist und parallel zu deren Längsachse verläuft, und daß die zweite Führungsanordnung mindestens eine Rippe (10) enthält, die in die Führungsnut (9) paßt.

6. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleit- oder Kontaktteil ein Material mit relativ niedrigem Reibungsbeiwert enthält.

7. Geradeführungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein Kunststoff, eine Kombi nation aus einem Kunststoff und einem Metall oder eine Kombination aus einem Kunststoff und einem chemischen Material oder einer Verbindung ist.

8. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Teil eine Hulle vor gegebener Form enthält, in der eine Füllung unter Druck dicht eingeschlossen ist.

9. Geradeführungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus einem elastischen Material besteht und daß die Füllung ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Gel enthält.

10. Geradeführungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle mit einem Steuerventil (33) versehen ist, das es gestattet, Füllungsmaterial in die Hülle einzuspeisen oder aus dieser abzulassen.