DE4421004A1

DE4421004A1 - Linearführungseinheit

Info

Publication number: DE4421004A1
Application number: DE4421004A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl Ing Dechert; Rainer Dipl Ing Kleber
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2014-06-18
Also published as: DE4421004C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearführungseinheit mit einer Führungs schiene, einem auf dieser längsverschieblich gelagerten Führungswagen und einer dem Führungswagen zugeordneten Dämpfungsvorrichtung, welche mehrere auf die Führungsschiene gerichtete Dämpfungs- und Klemmelemen te aufweist, die jeweils an der Führungsschiene abgestützt sind, wobei jedes Dämpfungs- und Klemmelement aus einem äußeren Zylinderteil und einem darin eingesetzten und relativ zu dem Zylinderteil verschiebli chen Kolben besteht, der von einer Druckflüssigkeit beaufschlagt auf eine die Führungsschiene berührende Zwischenschicht einwirkt.

Eine solche Linearführungseinheit ist aus der DE-OS 32 45 124 bekannt. Zum Zwecke der Dämpfung zwischen dem Führungswagen und der Führungs schiene wird dort mit Hilfe der Druckflüssigkeit eine regelbare Rei bungskraft erzeugt. Als Zwischenschicht steht eine an dem Führungs wagen angebrachte Beschichtung in Form einer Platte an einer Seite mit der Führungsschiene in Berührung, während die andere Seite einem verstellbaren Druck ausgesetzt ist, der von der Druckflüssigkeit auf den Kolben in dem Zylinderteil und von dem Kolben auf die Platte übertragen wird. Diese Platte kann aus einem geeigneten verschleißfe sten Werkstoff bestehen.

Bei der vorbekannten Linearführungseinheit ist der Führungswagen als Träger für den Spindelstock einer Werkzeugmaschine ausgeführt und weist zwei Ständer auf, die längs der Führungsschiene über Rollen lagersegmente abgestützt und bewegbar sind. An einem Ständer sind jeweils zwei Dämpfungsvorrichtungen in Längsrichtung hintereinander und zwischen zwei Rollenlagersegmenten angeordnet. Sie befinden sich alle unterhalb einer Lauffläche der Führungsschiene. Die von den Dämpfungsvorrichtungen auf die Führungsschiene aufgebrachte Kraft wirkt also einseitig und erzeugt eine entsprechende Reaktionskraft, die auf den Ständer zurückwirkt. Dadurch können während des Betriebes Führungsungenauigkeiten entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearführungseinheit zu schaffen, bei der die aufzubringende Dämpfungskraft nicht einsei tig, sondern von mehreren Seiten auf die Führungsschiene übertragen werden kann, so daß sich Reaktionskräfte am Führungswagen ausgleichen und dadurch Führungsungenauigkeiten ausgeschlossen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führungs schiene in ihrem Tragbereich für den Führungswagen symmetrisch zu einer mittleren Längsachse ausgebildet ist, wobei die Dämpfungs- und Klemmelemente des Führungswagens symmetrisch zu der Längsachse an geordnet sind. Durch diese achssymmetrische Anordnung jeweils zweier einander entsprechender Dämpfungs- und Klemmelemente zu beiden Seiten der Führungsschiene ergeben sich entgegengesetzt gerichtete Reaktions kräfte an dem Führungswagen, so daß diese sich vollkommen ausgleichen können.

Dem Führungswagen können mindestens zwei Dämpfungs- und Klemmelemente zugeordnet sein, die an einem gemeinsamen Druckflüssigkeitssystem angeschlossen sind. Dadurch werden bei gleichen Abmessungen der Dämp fungs- und Klemmelemente bei jedem Flüssigkeitsdruck automatisch dieselben Druckkraftbeträge von den beiden Elementen auf die Führungs schiene und auf den Führungswagen aufgebracht.

An jeder Längsseite der Führungsschiene können ein unteres Dämpfungs- und Klemmelement und ein oberes Dämpfungs- und Klemmelement angeordnet sein, so daß auch bei einer solchen Ausführung jeweils zwei Elemente an beiden Seiten der Führungsschiene sich entsprechen.

Die von dem Kolben beaufschlagte, mit der Führungsschiene in Berührung stehende Zwischenschicht jedes Dämpfungs- und Klemmelements kann als elastischer Klemmstreifen ausgebildet sein, der in seinem Randbereich an dem Zylinderteil befestigt ist. Auf diese Weise kann an einem Zylinderteil aus Stahl beispielsweise ein Klemmstreifen aus einem weicheren Gleitmaterial, wie Messing oder Bronze bestehen. Für den Klemmstreifen sind auch weitere gleitfähige Materialien mit Notlauf eigenschaften möglich. Die Befestigung des Klemmstreifens an dem Zylinderteil kann mit Schrauben als lösbare Befestigung aufgeführt sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Führungswagen einer Linearfüh rungseinheit;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen an einer Führungsschiene befindlichen Führungswagen mit Dämpfungs- und Klemm elementen;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Dämpfungs- und Klemmele ment.

Bei einer erfindungsgemäßen Linearführungseinheit ist ein Führungs wagen 1 längs einer Führungsschiene 2 verschieblich gelagert. Die Führungsschiene 2 weist vier Laufbahnen auf, an denen sich nicht nur Lagersegmente mit umlaufenden Wälzkörpern, sondern auch an jeder Schienenlängsseite ein unteres Dämpfungs- und Klemmelement 3 und ein oberes Dämpfungs- und Klemmelement 4 abstützen. Die Führungsschiene 2 weist in ihrem Tragbereich für den Führungswagen 1 eine mittlere Längsachse 5 auf und ihre Laufflächen beider Seiten sind zu dieser Längsachse 5 symmetrisch angeordnet. In entsprechender Weise sind in Fig. 2 auch das untere Dämpfungs- und Klemmelement 3 der linken Seite der Führungsschiene 2 und das obere Dämpfungs- und Klemmelement 4 der rechten Seite der Führungsschiene 2 symmetrisch zu der Längsachse 5 angeordnet, ebenso, wie das obere Element 4 der linken Seite und das untere Element 3 der rechten Seite.

Jedes Dämpfungs- und Klemmelement 3, 4 besteht aus einem Zylinderteil 6, einem darin verschieblich angeordneten Kolben 7 und einem Klemm streifen 8, der mit Hilfe von Schrauben 9 an dem Zylinderteil 6 lösbar befestigt ist. Über eine Druckmittelleitung 10 läßt sich der Kolben 7 auf einer Seite mit Druckflüssigkeit beaufschlagen. Er überträgt an seiner anderen Seite dann eine Druckkraft auf den Klemmstreifen 8, der sich dadurch elastisch aus lenken und an die Laufbahn der Führungs schiene 2 andrücken läßt. Auf diese Weise wirkt auf die Laufbahn eine Normalkraft, die ein Maß für die der Bewegung des Führungswagen 1 längs der Führungsschiene 2 entgegenwirkende Reibungskraft ist. Die Bewegung des Führungswagens 1 wird dadurch gedämpft. Wenn der Druck der Druckflüssigkeit groß genug wird, kann eine vollständige Klemmung des Führungswagens 1 an der Führungsschiene 2 erzeugt werden.

Eine Linearführungseinheit mit einer solchen kombinierten Klemm- und Dämpfungsvorrichtung findet dort Verwendung, wo z. B. bei spanender Bearbeitung auf einer Werkzeugmaschine oder einer anderen Bearbei tungsmaschine zur Erzielung hoher Genauigkeiten und Werkzeugstandzei ten die Führung unterstützt werden soll. Diese Einheit ermöglicht ein spielfreies Klemmen, so daß an dem zu bearbeitenden Werkstück eine hohe Oberflächengüte und Maßgenauigkeit erzielt werden kann.

Für die Zuführung der Druckflüssigkeit, beispielsweise eines Hydrau liköls, weist der Führungswagen 1 eine Vorsatzplatte 11 auf, in der ein Kanalsystem in Form von Bohrungen angeordnet ist. Die Druckflüs sigkeit wird an einer Stelle in die Vorsatzplatte 11 geleitet und gelangt von dort gleichmäßig zu allen vier Dämpfungs- und Klemmelemen ten 3, 4 und über deren Druckmittelleitungen 10 zu den Kolben 7. Das Hydrauliköl wird also über die Verteilerbohrungen der Vorsatzplatte 11 und über Zuführbohrungen des Tragkörpers des Führungswagens 1 zu den druckbeaufschlagten Seiten der Kolben 7 gebracht. Jeder Kolben 7 ver formt seinen Klemmstreifen 8 elastisch, bis dieser an der Führungs schiene 1 anliegt. Durch diese Art der Klemmkraftaufbringung ist ein axialspielfreies Klemmen möglich. Durch die Form des Klemmstreifens 8 ist gewährleistet, daß Montageungenauigkeiten an den Aufnahmeflächen des Tragkörpers keine Auswirkungen auf die Anschlußkonstruktion haben, da durch die miteinander verbundenen Druckmittelkanäle ein interner Druckausgleich stattfindet und sich der weiche Klemmstreifen 8 aus gleichend an der Führungsschiene 2 anpaßt.

Der Druck des Hydrauliköls kann je nach geforderter Funktion im unte ren Druckbereich, beispielsweise bis ca. 25 bar aufgebracht werden. Dann arbeitet das Element als Dämpfungselement, da die Klemmstreifen 8 lediglich so stark an die Führungsschiene 2 angepreßt werden, daß ein axiales Verfahren der Anschlußkonstruktion auf der Führungsschiene möglich ist. Deshalb sind die Klemmstreifen 8 aus gleitfähigen Mate rialien wie Messing oder Bronze hergestellt, die über Notlaufeigen schaften verfügen. Hierdurch können insbesondere bei kritischen Be arbeitungsvorgängen Schäden, die durch Schwingungen entstehen würden, vermieden werden.

Soll dagegen die Anschlußkonstruktion, beispielsweise ein Maschinen tisch, bei stirnseitiger Bearbeitung oder bei der Bearbeitung quer zur Klemmrichtung geklemmt werden, dann wird der Druck des Hydrauliköls auf den erforderlichen Klemmwert gebracht, der beispielsweise bis zu ca. 500 bar betragen kann.

Bezugszeichenliste

1 Führungswagen
2 Führungsschiene
3 unteres Dämpfungs- und Klemmelement
4 oberes Dämpfungs- und Klemmelement
5 Längsachse
6 Zylinderteil
7 Kolben
8 Klemmstreifen
9 Schraube
10 Druckmittelleitung
11 Vorsatzplatte

Claims

1. Linearführungseinheit mit einer Führungsschiene, einem auf dieser längsverschieblich gelagerten Führungswagen und einer dem Führungs wagen zugeordneten Dämpfungsvorrichtung, welche mehrere auf die Füh rungsschiene gerichtete Dämpfungs- und Klemmelemente aufweist, die jeweils an der Führungsschiene abgestützt sind, wobei jedes Dämpfungs- und Klemmelement aus einem äußeren Zylinderteil und einem darin einge setzten und relativ zu dem Zylinderteil verschieblichen Kolben be steht, der von einer Druckflüssigkeit beaufschlagt auf eine die Füh rungsschiene berührende Zwischenschicht einwirkt, dadurch gekennzeich net, daß die Führungsschiene (2) in ihrem Tragbereich für den Füh rungswagen (1) symmetrisch zu einer mittleren Längsachse (5) ausge bildet ist, wobei die Dämpfungs- und Klemmelemente (3, 4) des Füh rungswagens (1) symmetrisch zu der Längsachse (5) angeordnet sind.

2. Linearführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Führungswagen (1) mindestens zwei Dämpfungs- und Klemmelemente (3, 4) zugeordnet sind, die an einem gemeinsamen Druckflüssigkeitssystem angeschlossen sind.

3. Linearführungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß an jeder Längsseite der Führungsschiene (2) ein unteres Dämpfungs- und Klemmelement (3) und ein oberes Dämpfungs- und Klemm element (4) angeordnet sind.

4. Linearführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Kolben (7) beaufschlagte, mit der Führungsschiene (2) in Berührung stehende Zwischenschicht jedes Dämpfungs- und Klemmelementes (3, 4) als elastischer Klemmstreifen (8) ausgebildet ist, der in seinem Randbereich an dem Zylinderteil (6) befestigt ist.