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Die
Erfindung betrifft Linearführungsvorrichtungen,
die bei Werkzeugmaschinen, Robotern und anderen Industriemaschinen
eingesetzt werden, und betrifft insbesondere eine Führungsvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Eine
solche gattungsbildende Führungsvorrichtung
ist beispielsweise aus der
DE
39 31 806 A1 bekannt und wird anhand der
12 erläutert.
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Wie
in 12 gezeigt, weist in allgemeinen eine Linearführungsvorrichtung 100 folgende
Teile auf: eine sich axial erstreckende Führungsschiene 101,
die in ihren Seitenwänden
mit Kugelrollnuten 102 versehen ist, sowie ein Gleitstück 2,
welches über
mehrere Kugeln mit der Führungsschiene 101 in einem
Gleiteingriff steht. Die Linearführungsvorrichtung 100 wird
beispielsweise folgendermaßen
eingesetzt: Die Führungsschiene 100 ist
fest an der Montageebene oder Einspannebene einer Industriemaschine
angebracht, und das Gleitstück 2 ist
fest an einem beweglichen Element der Maschine befestigt. Wenn sich
das Gleitstück 2 bewegt,
so werden die mehreren Kugeln, die zwischen der Führungsschiene 101 und
dem Gleitstück 2 angeordnet
sind, zum Ende des Gleitstücks 2 hin
bewegt, und zwar mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Bewegungsgeschwindigkeit
des Gleitstücks 2,
während
die Kugeln in den Kugelrollnuten abrollen. Damit die Axialbewegung
des Gleitstücks 2 weitergehen
kann ist es daher erforderlich, die Kugeln innerhalb des Gleitstücks 2 im
Kreis zu führen.
Zu diesem Zweck ist für das
Gleitstück 2 ein
Kugelkreislauf-Endloskanal vorgesehen, und zu diesem Zweck sind
Durchgangslöcher,
nämlich
Kugelrückführkanäle, axial
in dem Abschnitt des Gleitstückkörpers mit
großer
Dicke ausgebildet und Endkappen 3, die gekrümmte Kugelrückführkanäle aufweisen,
sind mit den vorderen und hinteren Enden des Gleitstückkörpers verbunden.
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In
einem Fall, in welchem eine derartig aufgebaute Linearführungsvorrichtung
für ein
linear zu führendes
Teil einer Werkzeugmaschine oder eines Roboters vorgesehen ist,
so kann leicht Staub in den Kugelrollnuten der Führungsschiene oder auf anderen
freiliegenden Oberflächen
liegen, was das Abrollen der Kugeln behindert. Zur Behebung dieser Schwierigkeit
sind für
die Endkappen Seitendichtungen vorgesehen.
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Eine
Seitendichtung für
eine Linearführungsvorrichtung
wurde beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung
JP 63-12903 beschrieben. Die Seitendichtung ist so aufgebaut, daß – wie in 9 gezeigt – eine im
wesentlichen U-förmige,
dünne Metallplatte,
nämlich
eine Verstärkungs-Metallkernplatte
S, vorgesehen ist. Eine Oberfläche
der Metallplatte S ist durch eine Gummiplatte G abgedeckt, wie in 10 dargestellt
ist. Im wesentlichen halbkreisförmige
Vorsprünge
T erstrecken sich von den gegenüberliegenden
Innenkanten der Schenkelabschnitte der Gummiplatte G auf solche Weise,
daß sie
in Berührung
mit den Kugelrollnuten der Führungsschiene
gebracht werden. Die Gummiplatte weist eine Lippe L entlang der
Innenkante auf, die in Gleitberührung
mit drei Oberflächen
der Führungsschiene
gebracht wird, nämlich
mit den beiden Seitenoberflächen
und der oberen Oberfläche
der Führungsschiene,
um von diesen Oberflächen
Staub abzustreifen, um so das Eintreten von Staub in das Gleitstück zu verhindern.
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Die
konventionelle Seitendichtung der Linearfüh rungsvorrichtung weist in
folgender Hinsicht Nachteile auf: Wie aus 11 hervorgeht,
ist in der Seitendichtung die Entfernung h zwischen dem Ende der
Lippe L, welches als Wischer der Seitendichtung dient, und dem Ende
der Metallkernplatte S verhältnismäßig groß (insbesondere
an den halbkreisförmigen
Vorsprüngen
T), und weist der Abschnitt der Gummiplatte nahe der Lippe L eine
geringe Steifigkeit auf. Daher kann sich der Abschnitt nahe der
Lippe L, der elastisch verformt wird, leicht in Rückwärtsrichtung
biegen, also in der Richtung entgegengesetzt der Bewegungsrichtung
des Gleitstücks,
so daß eine
Druckkraft der Gummiplatte G gegen die Führungsschiene, nämlich eine
Wischkraft, verringert wird, und daher die Abdichteigenschaften
umzureichend sind. Zur Ausschaltung der voranstehend beschriebenen
Schwierigkeiten wurde bislang die folgende Vorgehensweise eingeschlagen:
Wie aus 12 hervorgeht, ist eine Schutzvorrichtung 4 zwischen
der Gleitdichtung 1, die durch Beschichtung der Gummiplatte
G mit der Metallkernplatte S gebildet wird, und einer Endkappe 3 vorgesehen,
die an der Endstirnfläche
des Körpers 2A des
Gleitstücks 2 über Bolzen
B1 befestigt ist, um den Abschnitt der Gummiplatte G nahe der Lippe
L zu verstärken,
um hierdurch zu verhindern, daß diese
in Rückwärtsrichtung
gebogen wird. Allerdings ist diese Vorgehensweise immer noch in
der Hinsicht nachteilig, daß die Anzahl
an Bauteilen erhöht
ist, und entsprechend die Herstellungskosten; mit anderen Worten
erfordern die Arbeiten für
den Zusammenbau des Gleitstücks und
die Lagerhaltung viel Zeit und entsprechende Arbeit.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Führungsvorrichtung
anzugeben, die kostengünstig
herstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird von einer Führungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Führungseinrichtung
erstreckt sich die Verstärkungsplatte
in Richtung auf die Führungsschiene
soweit, daß sie
dem Lippenteil während
einer Bewegung des Gleitteils eine ausreichende Stabilität verleiht.
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Daher
ist bei der Seitendichtung die Entfernung zwischen der Oberfläche der
Führungsschiene und
der Verstärkungsplatte
kürzer
als bei der konventionellen Seitendichtung. Folglich weist der Abschnitt der
Gummiplatte, der nahe an der Lippe liegt, eine höhere Steifigkeit auf, wodurch
verhindert wird, daß die
Lippe in Rückwärtsrichtung
gebogen wird, wenn das Gleitstück
bewegt wird, und hierdurch wird die Abdichtungsfähigkeit wesentlich verbessert.
Zusätzlich
macht dieses Merkmal ein Hilfsteil (Protektor) überflüssig, welches im Stand der
Technik zwischen der Seitendichtung und der Endkappe angeordnet ist,
um die Steifigkeit des Abschnitts der Gummiplatte in der Nähe der Dichtlippe
zu erhöhen,
und die Anzahl der Bauteile wird entsprechend verringert.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
Perspektivansicht einer Seitendichtung für eine Linearführungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
zur Erläuterung
Erfindung;
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2 eine
Perspektivansicht einer Verstärkungsplatte,
welche die in 1 gezeigte Seitendichtung bildet;
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3 eine
vergrößerte Schnittansicht
entlang der Linie III-III in 1;
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4 eine
Perspektivansicht zur Erläuterung
eines Verfahrens zum Montieren der in 1 gezeigten
Seitendichtung;
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5 eine
vergrößerte Schnittansicht
mit einer Darstellung wesentlicher Komponenten der Seitendichtung
gemäß der Erfindung;
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6 eine
vergrößerte Schnittansicht
mit einer Darstellung wesentlicher Komponenten der Seitendichtung
gemäß der Erfindung;
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7 eine
vergrößerte Schnittansicht
mit einer Darstellung wesentlicher Komponenten der Seitendichtung
gemäß der Erfindung;
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8 eine
vergrößerte Schnittansicht
mit einer Darstellung wesentlicher Komponenten der Seitendichtung
gemäß der Erfindung;
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9 eine
Perspektivansicht einer Verstärkungsplatte,
welche eine konventionelle Seitendichtung bildet;
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10 eine
Perspektivansicht der konventionellen Seitendichtung;
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11 eine
vergrößerte Schnittansicht
entlang der Linie XI-XI in 10; und
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12 eine
Perspektivansicht zur Beschreibung des Verfahrens zur Montage der
konventionellen Seitendichtung.
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Die 1 bis 4 zeigen
eine verstärkte Seitendichtung
für eine
Linearführungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
zur Erläuterung
der vorliegenden Erfindung. Im einzelnen ist 1 eine Perspektivansicht
der Seitendichtung, 2 eine Perspektivansicht einer
Verstärkungsplatte 13,
welche die Seitendichtung bildet, 3 eine Schnittansicht
entlang der Linie III-III in 1, und 4 eine Perspektivansicht
zur Beschreibung des Vorgangs der Montage der Seitendichtung auf
dem Gleitstück der
Linearführungsvorrichtung.
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Die
Seitendichtung (Gleitdichtung) ist folgendermaßen aufgebaut: Die Seitendichtung 10 ist
im wesentlichen U-förmig,
und weist einen Basisabschnitt und zwei sich von dem Basisabschnitt
aus erstreckende Schenkelabschnitte 11 auf. Die Seitendichtung 10 umfaßt eine
Verstärkungsplatte 13,
die aus einer Stahlplatte besteht, sowie eine Gummiplatte 14,
die einen ähnlichen
Aufbau aufweist wie die Verstärkungsplatte 13.
Wie aus 2 hervorgeht, ist die U-förmige Verstärkungsplatte 13 mit
Vorsprüngen 12 versehen,
die sich von den gegenüberliegenden Innenkanten
der beiden Schenkelabschnitte aus nach innen erstrecken, entsprechend
den Kugelrollnuten (nicht gezeigt) der (nicht gezeigten) Führungsschiene
der Linearführungsvorrichtung.
Die Gummiplatte 14 ist mit einer Oberfläche der Verstärkungsplatte 13 durch
Schweißen
oder Kleben verbunden.
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Die
Verstärkungsplatte 13 weist
eine Öffnung zwischen
den beiden Schenkelabschnitten auf, die ähnlich wie eine offene Mündung ausgebildet
ist, und ähnlich
wie eine Öffnung
M ausgebildet ist, die in einer Endstirnfläche 3A einer Endkappe 3 vorgesehen ist,
die in 4 gezeigt ist. Mit anderen Worten ist die Öffnung der
Vertärkungsplatte 13 von ähnlicher
Form wie der Abschnitt der Führungsschiene
(nicht gezeigt), über
welcher das Gleitstück 2 mit
einem Spalt in der Größenordnung
von 0,2 mm zwischen diesen Teilen angebracht ist. Die Verstärkungsplatte 13 weist
Seitendichtungs-Montagelöcher 17 sowie
ein Schmiernippel-Montageloch 18 auf. Jeder der halbkreisförmigen Vorsprünge 12 ist
mit einem kleinen Vorsprung 12A an der Spitze entsprechend
einer Kugelhaltedrahtnut versehen, die im Boden jeder der Kugelrollnuten
vorgesehen ist, die in der Führungsschiene
vorhanden sind, die mit dem Gleitstück 2 im Eingriff steht.
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Die
Gummiplatte 14 ist eine im wesentlichen U-förmige Synthetik-Gummiplatte,
die eine Öffnung wie
eine offene Mündung
in der Mitte aufweist, sowie zwei-Schenkelabschnitte auf beiden Seiten
der Öffnung.
Die Gummiplatte 14 ist mit Seitennut-Abdichtabschnitten 20 versehen,
die eine entsprechende Form aufweisen wie die Kugelrollnuten, die
in den Seitenwänden
der Führungsschiene
vorgesehen sind. Im einzelnen erstrec ken sich die Abdichtabschnitte 20 nach
innen von den gegenüberliegenden Innenkante
der beiden Schenkelabschnitte, so daß sie in eine abdichtende Gleitberührung mit
den Kugelrollnuten gebracht werden, die in den Seitenwänden der
Führungsschiene
vorgesehen sind. Ein Abdichtabschnitt 21 für die obere
Oberfläche
der Schiene ist entlang der Unterkante der Öffnung ausgebildet, die weiterhin
in eine abdichtende Gleitberührung mit
der oberen Oberfläche
der Führungsschiene
gebracht wird. Diese Abdichtabschnitte 20 und 21 weisen
eine Abdichtlippe L entlang den Kanten ihrer gemeinsamen vorderen
Oberfläche
auf, wie in 3 gezeigt. Die Gummiplatte 14 weist
eine geneigte Oberfläche 22 mit
einer Neigung in der Dickenrichtung der Gummiplatte auf. Im einzelnen
erstreckt sich die geneigte Oberfläche 22 von der Kante
der Dichtlippe L, die in Berührung
mit der Oberfläche
A der Führungsschiene
steht, nach oben. Die hintere Oberfläche der Gummiplatte ist mit
der Verstärkungsplatte 13 verbunden.
Seitendichtungs-Montagelöcher 23 sind
in den beiden Schenkelabschnitten der Gummiplatte 14 entsprechend
den Seitendichtungs-Montagelöchern 17 der
Verstärkungsplatte 13 vorgesehen. Zusätzlich weist
die Gummiplatte 14 ein Schmiernippel-Montageloch 24 entsprechend
dem Schmiernippel-Montageloch 18 der Verstärkungsplatte 13 auf.
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Nachstehend
wird die Funktion der Seitendichtung (Gleitdichtung) 10 beschrieben.
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Die
Seitendichtung 10 ist an der Endkappe 3 auf dem
Gleitstück 2 so
befestigt, daß zuerst
die Verstärkungsplatte 13 auf
die Endstirnfläche 3A der
Endkappe 3 aufgebracht wird, die auf der Endstirnfläche des
Gleitstücks 2 angeordnet
ist. In diesem Zustand werden Bolzen 2B durch die Seitendichtungs-Montagelöcher 23 in
die Gewindelöcher 3B der
Endkappe 3 eingeführt
und dann festgezogen. In diesem Fall, wobei die Gleitdichtung anders
als die konventionelle Gleitdichtung ausgebildet ist, ist es nicht
erforderlich, die Schutzvorrichtung (Protektor) 4 zwischen
der Endkappe 3 und der Seitendichtung 10 vorzusehen. Bei
der Gleitdichtung gemäß der Erfindung
lassen sich daher die Kosten für
die Metallform einsparen, die zur Ausbildung der Schutzvorrichtung 4 verwendet
wird. Zusätzlich
ist bei der Montage der Seitendichtung 10 die Anzahl hierfür erforderlicher
Schritte kleiner als im Falle der Montage der konventionellen Seitendichtung,
und daher ergeben sich auch entsprechend geringere Kosten.
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Wenn
das Gleitstück 2 mit
den Seitendichtungen 10 auf der Führungsschiene bewegt wird, wischt
jede Seitendichtung 10 Staub von der Schienenoberfläche ab,
da die Teile der Dichtungslippen L, die entlang den gegenüberliegenden
Innenkanten der beiden Schenkelabschnitte der Seitendichtung 10 vorgesehen
sind, in eine innige Berührung
mit den Seitenwänden
und den Kugelrollnuten der Führungsschiene
gebracht werden, während
der übrige
Teil der Dichtungslippe L, der entlang der Innenkante des Basisabschnitts
der Seitendichtung 10 vorgesehen ist, ebenfalls in innige
Berührung
mit der oberen Oberfläche
der Führungsschiene
gebracht wird.
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Bei
der Seitendichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist die Entfernung h zwischen der Oberfläche der Führungsschiene 101 und
der Verstärkungsplatte 3 erheblich
kürzer
als bei der konventionellen Seitendich tung. Die hintere Oberfläche der Gummiplatte 14 ist
bezüglich
der Verstärkungsplatte 13 mit
einer Toleranz in der Größenordnung
von 0,2 mm von der Kante der Dichtlippe L aus ausgerichtet. Der
Abschnitt der Gummiplatte, der sich nahe an der Dichtlippe L befindet,
weist daher eine erheblich vergrößerte Biegesteifigkeit
auf, und daher wird verhindert, daß die Dichtlippe L in Rückwärtsrichtung
gekrümmt
wird. Durch die Seitendichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
wird daher die Abdichtungsfähigkeit
wesentlich verbessert.
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Die 5 bis 8 zeigen
Komponenten der Seitendichtung 10 gemäß der Erfindung.
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Bei
der ersten, in 5 gezeigten Komponente, erstreckt
sich der Endabschnitt 13a der Verstärkungsplatte 13 über die
hintere Kante 14a der Gummiplatte 14, so daß er also
näher an
der Oberfläche
A der Führungsschiene
liegt als im Falle der 3. Daher weist die erste Komponente
den Vorteil auf, daß selbst
dann, wenn Fremdkörper
wie beispielsweise Späne
durch die Dichtlippe L eingefangen werden, die Verstärkungsplatte 13 den
Eintritt dieser Teile in das Gleitstück 2 verhindert.
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Bei
der in 6 gezeigten zweiten Komponente sind Dichtlippen
L1 und L2 in zwei Schichten auf der Stirnfläche des Dichtungsendes der
Gummiplatte 14 vorgesehen, so daß doppelt der Eintritt von Fremdkörpern verhindert
wird. Daher weist die zweite Komponente den Vorteil auf, daß Staub
oder Fremdkörper
vollständig
weggewischt werden können.
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Bei
der in 7 gezeigten dritten Komponente ist die Verstärkungsplatte 13 fest
mit der vorderen Oberfläche
(oder äußeren Oberfläche) des
Gummis 14 verbunden. Daher weist die dritte Komponente
den Vorteil auf, daß sie
beim Einsatz beispielsweise für
einen Schweißroboter
dazu führt,
daß die Gummiplatte 14 der
Seitendichtung 10 nicht durch Schweißspritzer verbrannt wird. Darüber hinaus
ist bei der dritten Komponente das Ende 13a der Verstärkungsplatte 13 näher an der
Oberfläche
A der Führungsschiene
vorgesehen, und die Dichtlippe L ist so ausgebildet, daß das Ende 13a fest
mit Gummi bedeckt ist. Daher weist die Dichtlippe L eine erhebliche
Steifigkeit auf, wodurch wirksam der Eintritt von Fremdkörpern verhindert
wird.
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Bei
der in 8 gezeigten vierten Komponente, ähnlich wie
im Falle der dritten Komponente, ist die Verstärkungsplatte 13 fest
an der vorderen Oberfläche
(oder äußeren Oberfläche) der
Gummiplatte 14 befestigt, und ähnlich wie im Falle der zweiten
Komponente sind Dichtlippen L1 und L2 in zwei Schichten auf der
Dichtungsendstirnfläche
der Gummiplatte 14 vorgesehen. Daher weist die vierte Komponente
den Vorteil auf, daß verhindert
wird, daß die Gummiplatte 14 verbrannt
wird, und daß die
Dichteigenschaften wesentlich verbessert sind.
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Die
Ausführungsformen
der Erfindung wurden in bezug auf eine Linearführungsvorrichtung beschrieben,
bei welcher zwei Kugelrollnuten in jeder ihrer beiden Seiten vorgesehen
sind, jedoch ist die Erfindung hierauf oder hierdurch nicht eingeschränkt. Das
technische Konzept der Erfindung ist daher auch bei anderen Linearführungsvorrichtungen
einsetzbar, die sich bezüglich
der Anzahl der Kugelrollnuten unterscheiden. Selbstverständlich sollte
in diesem Fall die Anzahl der Vorsprünge 12, die sich von
den gegenüberliegenden
Innenkanten der beiden Schenkelabschnitte der Seitendichtung aus
erstrecken, gleich der Anzahl der Kugelrollnuten sein.
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Weiterhin
ist bei der voranstehend beschriebenen Ausführungsform die obere Oberfläche der Führungsschiene 101 flach,
jedoch ist die Erfindung hierauf oder hierdurch nicht beschränkt. Die
obere Oberfläche
kann daher eine Längsnut
aufweisen, die sich in Axialrichtung erstreckt. In diesem Fall sollte der
Dichtabschnitt 21 für
die obere Oberfläche
der Schiene, welcher entlang der Unterkante der Öffnung der Seitendichtung 10 vorgesehen
ist, eine Form aufweisen, die entsprechend der Längsnut verläuft, die in der oberen Oberfläche der
Führungsschiene
vorgesehen ist.
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Darüber hinaus
ist bei der voranstehend beschriebenen Ausführungsform die Gummiplatte 14 mit
einer Oberfläche
der Verstärkungsplatte 13 durch Schweißen oder
einen Kleber verbunden, jedoch ist die Erfindung nicht hierauf oder
hierdurch beschränkt.
Beispielsweise kann die Verstärkungsplatte 13 durch
die Gummiplatte 14 umgriffen sein, so daß im einzelnen
beide Oberfläche
der Verstärkungsplatte 13 durch
die Gummiplatte 14 so abgedeckt sein können, daß das Gummi auf einer Oberfläche der Verstärkungsplatte 13 dicker
ist als auf der anderen Oberfläche.
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Wie
voranstehend erläutert
ist bei der Seitendichtung gemäß der Erfindung
die Entfernung extrem kurz, die zwischen dem Ende der Dichtlippe
der Gummiplatte, die in Gleitberührung
mit der Außenoberfläche der
Führungsschiene
gebracht wird, und dem Ende der Verstärkungsplatte vorhanden ist,
die an einer Oberfläche
der Gummiplatte befestigt ist, und zwar so, daß die Oberfläche hierdurch
im wesentlichen vollständig
bedeckt wird. Gemäß der Erfindung
wird daher eine verstärkte
Seitendichtung zur Verfügung
gestellt, bei welcher der Abschnitt der Gummiplatte, welcher nahe
der Dichtlippe angeordnet ist, eine hohe Steifigkeit aufweist. Dieses
Merkmal schaltet die Schwierigkeiten aus, die bei der konventionellen
Seitendichtung in der Hinsicht auftreten, daß die Dichtlippe elastisch
verformt wird, wodurch die Abdichtfähigkeit verringert wird. Durch
die Seitendichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird daher die Abdichtfähigkeit wesentlich verbessert.
Zusätzlich
führt dieses
Merkmal dazu, daß es
nicht erforderlich ist, eine Verstärkungsschutzplatte zu verwenden,
die zwischen der Seitendichtung und der Endkappe beim Stand der
Technik vorgesehen ist.