DE4110131A1 - Schwingungsgedaempfte geradefuehrungseinheit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer schwingungs­ gedämpften Geradeführungseinheit mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen und betrifft insbesondere eine Geradeführungseinheit mit Antivibrations- und/oder Bremsfunktion, die sich für die Führung beweglicher Teile von Werkzeugmaschinen, Präzisionsarbeitsgeräten, Prüfgeräten u. a. m. eignet. Bei der vorliegenden Geradeführungseinheit besteht insbesondere ein gleitender Kontakt zwischen einer Schiene und einem Schieber.

Aus den Dokumenten JP-U-58-610A und JP-P-61-1 16 119A sind gebremste und/oder schwingungsgedämpfte Geradeführungseinheiten bekannt, welche eine Schiene, einen Schieber und eine Mehrzahl von rollfähigen oder Wälzlagerelementen zwischen der Schiene und dem Schieber enthalten. Ferner ist zwischen der Schiene und dem Schieber ein Reibungselement angeordnet. Eine andere bekannte Geradeführungseinheit dieser Art enthält eine Schiene, ein Paar von Endschiebern, eine Vielzahl von rollfähigen oder Wälzlager­ elementen zwischen jedem Endschieber und der Schiene und einen zwischen den Endschiebern angeordneten Mittelschieber. Ein enger Zwischenraum zwischen der Schiene und dem Mittelschieber ist mit einem Schmiermittel gefüllt, welches als Fluiddämpfung wirkt.

Da bei den ersterwähnten bekannten Konstruktionen sowohl die Wälzlagerelemente als auch das Reibungselement beide in einem einzigen Schieber untergebracht sind, ist der für die Anordnung des Reibungselementes zur Verfügung stehende Raum begrenzt, was wiederum Grenzen für seine Brems- und/oder Schwingungsdämpfungsfunktion setzt, außerdem ist die Konstruktion kompliziert und daher schwierig herzustellen. Bei der als zweites erwähnten Konstruktion mit Fluiddämpfung besteht die Schwierigkeit, das Schmiermittel zwischen der Schiene und dem Schieber zu halten, ohne daß es herausleckt, was praktisch nicht möglich ist.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine neuartige, verbesserte Geradeführungseinheit mit einer geraden Schiene gewünschter Länge und einem auf der Schiene verschiebbaren Schieber geschaffen. Am Schieber ist eine zweiteilige Gleitelementanordnung fest angebracht, welche einen elastischen Teil und einen Kontaktteil enthält. Der elastische Teil ist fest am Schieber angebracht und der Kontaktteil hat eine Kontaktfläche, die in gleitenden Kontakt mit der Schiene gebracht wird. Der Kontaktteil besteht dementsprechend zumindest an seiner Kontaktfläche vorzugsweise aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten. Der elastische Teil besteht aus einem festen elastischen Material oder enthält ein solches, wie eine gewellte Feder, Gummi oder einen Kunststoff. Der Kontaktteil des Gleitelements macht also gleitenden Kontakt mit der Schiene und der elastische Teil ist zwischen dem Kontaktteil und dem Schieber angeordnet, so daß der Kontaktteil normalerweise unter Druck an der Schiene anliegt. Bei alternativen Konstruktionen können der elastische Teil und der Kontaktteil des Gleitelements getrennt oder als integrale oder einstückige Struktur konstruiert sein. Da erfindungsgemäß der Kontaktteil, der ein Material mit einem relativ niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist, in gleitendem Oberflächenkontakt mit der Schiene steht, ist der Gleitwiderstand verhältnismäßig klein, so daß eine sanfte und stetige Relativbewegung zwischen der Schiene und dem Schieber gewährleistet ist. Da außerdem der elastische Teil sich zwischen dem Kontaktteil der Gleitelement­ anordnung, der einen flächigen gleitenden Kontakt mit der Schiene macht, und dem Schieber befindet, kann der Betrag des Anpreßdruckes zwischen dem Kontaktteil und der Schiene praktisch auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden, so daß man einen gewünschten Reibungswiderstand und damit eine gewünschte Bremscharakteristik zwischen Schiene und Schieber erhält. Der elastische Teil dient außerdem dazu, etwaige Schwingungen zu absorbieren, die von der Schiene oder vom Schieber her einwirken, so daß zwischen Schiene und Schieber keine unerwünschte Schwingungsübertragung stattfindet. Auch wenn der Kontaktteil einem Verschleiß unterliegt, bleibt der Gleitwiderstand im wesentlichen konstant, da der elastische Teil den Kontaktteil an die Schiene andrückt.

Durch die vorliegende Erfindung wird also eine verbesserte Geradeführungseinheit mit Schwingungsdämpfungs- und/oder Bremsfunktion geschaffen. Die vorliegende Geradeführungs­ einheit ist einfach im Aufbau und der Herstellung, so daß sie wenig kostet.

Der Gleitwiderstand der vorliegenden Geradeführungseinheit bleibt auch bei längerer Benutzung im wesentlichen konstant.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei werden noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung einer schwingungsgedämpften Geradeführungseinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

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

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine Fig. 2 entsprechende Ansicht wieder einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines seitlichen Gleitelements der Geradeführungseinheit gemäß Fig. 4.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Geradeführungseinheit enthält eine gerade Schiene 1 mit vorgegebener Länge und einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Die Schiene 1 hat also eine obere Führungsfläche 2 und zwei seitliche Führungsflächen 3 und 4. Bei dieser Ausführungsform ist die obere Führungsfläche eben und die beiden seitlichen Führungsflächen 3 und 4 weisen jeweils eine Führungsnut 9 auf, die einen im wesent­ lichen V-förmigen Querschnitt haben und parallel zur Längs­ achse der Schiene 1 verlaufen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Führungsschiene 1 als Führungsschiene einer Wälz­ lager-Geradeführungseinheit verwendet werden kann, die außerdem einen Schieber und eine Mehrzahl von Wälzlager­ elementen, wie Rollen oder Kugeln zwischen der Führungs­ schiene und dem Schieber aufweist.

Die vorliegende Geradeführungseinheit enthält weiterhin einen Schieber 5, der einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat und verschiebbar auf der Schiene 1 ange­ ordnet ist, die er teilweise umfaßt. An einer Innenfläche 6 des Schiebers 5 ist ein im wesentlichen U-förmiges elastisches federndes Teil 7 angebracht und am elastischen Teil 7 ist ein im wesentlichen U-förmiges Kontaktteil 8 befestigt. Das Kontaktteil 8 hat eine obere Gleitfläche, die in gleitendem Kontakt mit der oberen Führungsfläche 2 der Schiene steht, und zwei seitliche Führungsrippen 10, die jeweils einen im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt haben und in gleitendem Kontakt mit einer entsprechenden der beiden Führungsnuten 9 der Schiene 1 stehen. Da die seit­ lichen Führungsrippen 10 gleitenden Kontakt mit den jeweiligen Führungsnuten 9 der Schiene 1 machen und das Kontaktteil 8 über das elastische Teil 7 fest am Schieber 5 angebracht ist, kann sich der Schieber 5 gleitend längs der Schiene 1 hin- und herbewegen. Das Kontaktteil 8 besteht vorzugsweise, zumindest an der Kontaktfläche, aus einem Material mit einem verhältnismäßig niedrigen Reibungs­ koeffizienten, wie einem Kunststoff, einem Komposit-Material, das einen Kunststoff und ein Metall enthält oder einem Komposit-Material, das ein Metall und eine chemische Verbindung enthält.

Das elastische Teil 7 kann irgendeinen gewünschten elastischen festen Körper enthalten, der einer elastischen Verformung zwischen dem Schieber 5 und dem Kontaktteil 8 fähig ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält das elastische Teil 7 eine gewellte Blattfeder 12, die im wesentlichen in die Form eines "U" gebogen ist. Da das elastische Teil 7 einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat sowie in innigem Kontakt mit der Innen­ fläche des Schiebers 1 steht und das Kontaktteil 8 ebenfalls einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat sowie in innigem Kontakt mit dem elastischen Teil 7 steht, befinden sich die obere und die seitlichen Führungsflächen des Kontakt­ teiles 8 in gleitendem Kontakt mit im wesentlichen gleich­ förmigem Anpreßdruck mit der oberen Fläche und den seitlichen Flächen der Schiene 1. Bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel ist am vorderen und hinteren Ende des Schiebers 5 jeweils eine Endplatte 13 befestigt und unten am Schieber 5 ist eine Rückhalteplatte 14 angebracht, die das elastische Teil 7 und das Kontaktteil 8 in ihrer Position hält.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Schieber 5 auch durch eine Wälzlageranordnung auf der Schiene 1 gelagert sein kann, wobei dann zwei endlose Umlaufwege vorgesehen sein können, welche einen Lastwegabschnitt, einen Rückweg­ abschnitt und zwei gebogene Verbindungsabschnitte, die jeweils entsprechende Enden des Last- und des Rückweg­ abschnittes verbinden, im Schieber 5 vorgesehen sind und jeder der endlosen Umlaufwege eine Vielzahl von Wälzlager­ elementen, wie Rollen, enthält. In diesem Falle machen die Wälzlagerelemente rollenden Kontakt mit den V-förmigen seitlichen Nuten 9. Der Schieber 5 und die Schiene 1 gemäß der Erfindung können also für die beschriebene Gleitlager- Führungseinheit mit einem Gleitteil oder für eine Wälzlager- Geradeführungseinheit mit rollfähigen Elementen verwendet werden.

Fig. 3 zeigt eine schwingungsgedämpfte Geradeführungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform stimmt in vieler Hinsicht mit der Ausführungs­ form gemäß Fig. 1 und 2 überein, so daß gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet worden sind. Die Geradeführungseinheit gemäß Fig. 3 enthält eine Führungs­ schiene 16, die in vieler Hinsicht der Führungsschiene 1 des vorher beschriebenen Ausführungsbeispiels entspricht mit der Ausnahme, daß die Führungsschiene 16 zwei seitliche Führungs­ nuten 17 hat, die einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt haben. Die Führungsschiene 16 kann, wie dar­ gestellt, durch Schraubenbolzen an irgendeinem gewünschten Objekt befestigt werden. Die Geradeführungseinheit gemäß Fig. 3 enthält ferner einen Schieber 5 und ein elastisches Teil 7, die im wesentlichen mit denen des vorangehenden Ausführungsbeispiels übereinstimmen. Es ist ferner ein Kontaktteil 15 vorgesehen, was ebenfalls in vieler Hinsicht dem Kontaktteil 8 des vorher beschriebenen Ausführungs­ beispiels entspricht, mit der Ausnahme, daß es seitliche Führungsrippen 8 mit im wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt aufweist, die jeweils einer entsprechenden Führungsnut 17 zugeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform kann die Führungsschiene 16 als Führungsschiene einer Wälz­ lager-Geradeführungseinheit mit Kugeln als Wälzlager­ elementen verwendet werden, während bei dem vorher beschrie­ benen Ausführungsbeispiel Rollen bevorzugt werden.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Gleitlager-Geradeführungs­ einheit gemäß wieder einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen besteht auch bei diesem Ausführungs­ beispiel ein gleitender Kontakt und nicht ein rollender Kontakt zwischen der Schiene und dem Schieber, um eine Schwingungsdämpfung und/oder eine Bremsung zu erreichen. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von den vorliegenden Ausführungsbeispielen jedoch darin, daß mehrere getrennte Gleitteile zwischen der Schiene und dem Schieber vorgesehen sind.

Wie aus den Fig. 4 und 5 im einzelnen ersichtlich ist, enthält diese Geradeführungfseinheit eine gerade Schiene 19, die eine gewünschte Länge und einen im wesentlichen recht­ eckigen Querschnitt hat und somit eine ebene obere Führungs­ fläche 20 und zwei seitliche Führungsflächen 21 und 22 aufweist, die jeweils mit einer Führungsnut 27 versehen sind, die parallel zur Längsachse der Schiene 19 verlaufen und einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt haben. Die Schiene 19 kann durch Schrauben an einer gewünschten Unter­ lage befestigt werden.

Die Geradeführungseinheit gemäß Fig. 4 enthält ferner einen Schieber 5, der mit dem Schieber 5 der vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele übereinstimmen kann. Zwischen der Schiene 19 und dem Schieber 5 befindet sich ein Gleitelement, um einen gleitenden Kontakt zwischen der Schiene und dem Schieber 5 herzustellen. Bei dieser Ausführungsform besteht das Gleitelement jedoch aus drei getrennten Untereinheiten, nämlich einer oberen Gleitelement-Untereinheit und zwei seitlichen Gleitelement-Untereinheiten. Die obere Gleit­ element-Untereinheit enthält ein oberes Kontaktteil 23, welches gleitenden Kontakt mit der oberen Führungsfläche 20 der Schiene 19 macht und ein oberes elastisches Teil 25, das fest zwischen dem Schieber 15 und dem oberen Kontaktteil 23 befestigt ist. Die seitlichen Gleitelement-Untereinheiten enthalten jeweils ein seitliches Kontaktteil 24, welches gleitenden Kontakt mit einer entsprechenden Seitenfläche 21 bzw. 22 der Schiene 19 macht und ein seitliches elastisches Teil 26, das zwischen dem Schieber 5 und dem seitlichen Kontaktteil angeordnet und fest mit diesem verbunden ist. Das seitliche Kontaktteil 24 hat eine Führungsrippe mit einem im wesentlichen rechteckigen oder dreieckigen Quer­ schnitt entsprechend dem Querschnitt der Führungsnut 27 der Schiene 19. Die obere und die seitlichen Gleitelement-Unter­ einheiten dieser Ausführungsform können also dadurch gebildet werden, daß man das Gleitelement der ersten Aus­ führungsform in drei Teile unterteilt.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sind das obere und die seitlichen elastischen Teile 25 und 26 identisch im Aufbau und enthalten eine gewellte Blattfeder 32 bzw. 31 sowie eine Umhüllung 30 bzw. 29, die die gewellte Blattfeder 32 bzw. 31 einschließt und aus einem elastischen festen Material besteht, wie einem dünnen federnden Blech, Gummi, einem Kunststoff u. a. m.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform enthält das elastische Teil 26 ein Gehäuse oder eine Umhüllung 29 und eine Füllung 31 aus einem elastischen Festmaterial, wie Gummi oder einem elastomeren Kunststoff, welches integral in die Umhüllung 29 eingefüllt ist. Durch Wahl eines geeigneten elastischen festen Materials als Füllung 33 kann ein gewünschter Anpreßdruck zwischen den Gleitteilen 23 sowie 24 und der Führungsschiene 19 erreicht werden. Bei einer Ab­ wandlung dieser Ausführungsform kann das elastische Teil 26 (und auch 25) ganz aus dem elastischen festen Material 33, wie Gummi oder Kunststoff also ohne Umhüllung 29, bestehen, falls dies gewünscht wird.

Bei einer Anwendung kann die vorliegende, mit gleitendem Kontakt arbeitende Geradeführungseinheit mit Vorteil in Kombination mit einer oder mehreren mit rollendem Kontakt oder Wälzlager-Geradeführungseinheiten verwendet werden, um eine Schwingungsdämpfungs- und/oder Bremsfunktion vorzu­ sehen. Die vorliegende Gleitlager-Geradeführungseinheit kann beispielsweise mit Vorteil zwischen zwei Wälzlager-Gerade­ führungseinheiten Rücken an Rücken angeordnet werden. Alternativ kann die vorliegende Gleitlager-Geradeführungs­ einheit auch als unabhängige Gleitlager-Geradeführungs­ einheit ohne rollenden Kontakt oder Wälzlager verwendet werden. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die beschrie­ benen Ausführungsbeispiele zwar alle eine Schiene mit einem im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, daß jedoch auch Schienen mit anderer Querschnittsform, z. B. T- förmigem Querschnitt verwendet werden können.

Claims (12)

1. Gleitlager-Geradeführungseinheit mit

• - einer geraden Schiene (1), die eine vorgegebene Länge hat und mindestens eine Führungsfläche (2, 3, 4) aufweist;
• - einem auf der Schiene angeordneten und längs dieser beweglichen Schieber (5),

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schiene (1) und dem Schieber (5) eine Gleitelementanordnung angeordnet ist, welche ein elastisches festes Teil (7) und ein Kontaktteil (8) enthält; daß das feste elastische Teil (7) zwischen dem Schieber (5) und dem Kontaktteil (8) angeordnet ist und daß das Kontaktteil eine Kontaktfläche aufweist, welche in gleitfähigem Kontakt mit der mindestens einen Führungsfläche der Schiene steht.

2. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleitelementanordnung eine integrale Konstruktion ist.

3. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schiene (19) eine obere Führungsfläche (20) und zwei seitliche Führungsflächen (21, 22) aufweist; daß der Schieber eine obere innere Fläche, die der oberen Führungsfläche (20) der Schiene gegenüberliegt und zwei seitliche innere Flächen, die jeweils einer entsprechenden seitlichen Führungsflächen (21, 22) der Schiene gegenüber­ liegen, aufweist; daß die Gleitelementanordnung ein oberes Gleitelement (23, 25), das zwischen der oberen Führungs­ fläche (20) der Schiene und der oberen inneren Fläche des Schiebers angeordnet ist und zwei seitliche Gleitelemente (24, 26), die jeweils zwischen einer der seitlichen Führungsflächen der Schiene und der dieser gegenüber­ liegenden inneren Seitenfläche des Schiebers angeordnet sind (Fig. 4).

4. Geradeführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene eine erste Führungsanordnung (9) aufweist und daß das Kontaktteil eine zweite Führungs­ anordnung (10) hat, die im montierten Zustand der Einheit in Eingriff mit der ersten Führungsanordnung steht.

5. Geradeführungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Führungsanordnung mindestens eine Führungsnut (9) umfaßt, die in der Schiene (1) angeordnet ist und parallel zu deren Längsachse verläuft, und daß die zweite Führungsanordnung mindestens eine Rippe (10) umfaßt, die im montierten Zustand der Einheit in die Führungsnut eingreift.

6. Geradeführungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil ein Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten enthält.

7. Geradeführungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Material ein Kunststoff oder eine Kombination aus einem Kunststoff und einem Metall, eine Kombination aus einem Kunststoff und einem chemischen Material ist.

8. Geradeführungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische feste Material aus einer gewellten Feder, aus Gummi oder aus Kunststoff besteht.

9. Geradeführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische feste Teil eine gewellte Blattfeder (31, 32) und eine diese umgebende Umhüllung (28, 30) enthält.

10. Geradeführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichent, daß das elastische feste Teil eine Umhüllung (26) vorgegebener Form und eine in der Umhüllung dicht eingeschlossene Füllung (33) enthält.

11. Geradeführungseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem elastischen Material besteht und daß die Füllung Gummi oder ein Elastomer enthält.