DE4437247A1

DE4437247A1 - Linearführungseinheit

Info

Publication number: DE4437247A1
Application number: DE19944437247
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Dr Toensmann; Norbert Dipl Chem Dr Geheeb
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1994-10-18
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 1996-04-25
Also published as: WO1996012115A1; DE19581158D2

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearführungseinheit mit einer mehrere Wälzkörperlaufbahnen aufweisenden Führungsschiene, einem über Wälz körper auf der Führungsschiene längsverschieblich gelagerten Führungs wagen, der eine von der Führungsschiene abgekehrte Befestigungsfläche aufweist, und einem in Verschieberichtung vor oder hinter dem Füh rungswagen angeordneten Dämpfungselement, das als die Führungsschiene umgreifender und mit dieser einen Dämpfungsspalt bildender Schlitten ausgeführt ist, dessen Innenkontur im wesentlichen zu dem Profil der Führungsschiene parallel verläuft und der ebenfalls eine von der Führungsschiene abgekehrte Befestigungsfläche aufweist.

Eine solche Linearführungseinheit ist aus der EP-PS 03 91 072 bekannt. Die Dämpfung mechanischer Schwingungen erfolgt dort mit einem Dämp fungsspalt, der eine Breite von 0 bis 40 µ aufweist. Da der Schlitten genauso, wie der Führungswagen eine Befestigungsfläche aufweist, mit der er an dem benachbarten Maschinenbauteil anliegend montiert wird, kann hier eine besondere Einstellung des Dämpfungsspaltes entfallen. Mit dieser Montage liegt die genaue Breite des Dämpfungsspaltes fest. Eine Veränderung des Dämpfungsverhaltens läßt sich hier beispielsweise dadurch erreichen, daß in den Dämpfungsspalt über eine Schmieröllei tung ein Öl eingefüllt wird. Weitere Möglichkeiten zur Veränderung des Dämpfungsverhaltens dieser montierten Linearführungseinheit bestehen nicht.

Aus der DE-OS 41 34 354 ist ein Schwingungsdämpfer für eine Spann einrichtung bekannt, bei der in einem Gehäuse drehbar angeordnete Dämpfungselemente von einer elektrorheologischen Flüssigkeit umgeben sind. Zwischen zwei solche Dämpfungselemente ragt eine an dem Gehäuse befestigte Elektrode. Sie ist mit dem einen Pol einer elektrischen Spannungsquelle verbunden, während die beiden Dämpfungselemente mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden sind. Ohne Anlegen der Spannung ergibt sich die Dämpfung der Schwingung einer Welle, an welcher die Dämpfungselemente befestigt sind, allein infolge der Flüssigkeitsreibung. Wird jedoch eine elektrische Spannung angelegt, so baut sich zwischen den Elektroden ein elektrisches Feld auf, das die Viskosität oder dynamische Zähigkeit der elektrorheologischen Flüssigkeit vergrößert. Damit wächst auch die Flüssigkeitsreibung und die der Bewegung der Dämpfungselemente entgegengerichtete Reibungs kraft, so daß insgesamt die Dämpfung größer wird. Bei dieser Spann einrichtung kann also eine Veränderung des Dämpfungsverhaltens durch Anlegen einer elektrischen Spannung an besonders dafür ausgebildeten Dämpfungselementen innerhalb eines Gehäuses erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearführungseinheit zu schaffen, bei der das Dämpfungsverhalten für bestimmte Betriebs fälle verändert werden kann, ohne daß dafür besondere Montagemaßnahmen erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird nach einem ersten Vorschlag erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dämpfungsspalt vollständig mit einem Fett folgender Zusammensetzung gefüllt ist: 8 bis 12% Verdickeranteil auf Polyharn stoffbasis, 3 bis 8% Additive, Rest Öl. Ein solches Fett bewirkt als sogenanntes NVH-Fett (Noise Vibration Harshness Fett, beispielsweise das Fett SL 0233 der Deutsche Shell AG) gegenüber herkömmlichen Schmierstoffen ein wesentlich besseres Dämpfungsverhalten beim Auf treten von Vibrationen in der Linearführungseinheit. Da es gegenüber Schmieröl eine bessere Haftfähigkeit an Metallen hat, bietet es den Vorteil, daß die Abdichtung des Dämpfungsspaltes nach außen weniger aufwendig ausgeführt zu werden braucht.

Bei Verwendung des NVH-Fettes sind für den Dämpfungsspalt zwischen der Führungsschiene und dem Schlitten große Abmessungen bis zu etwa 1 mm möglich. Das hat den Vorteil, daß die den Spalt bildenden Oberflächen der Führungsschiene und des Schlittens nicht so genau bearbeitet zu werden brauchen, wie beispielsweise bei der Linearführungseinheit nach der EP-PS 03 91 072. Auch die Anschlußflächen des Schlittens für die Befestigung an dem zu führenden Bauteil und dessen Anschlußflächen brauchen nicht so genau bearbeitet zu werden. Damit ergibt sich eine kostengünstigere Herstellung der erfindungsgemäßen Linearführungsein heit.

Der Einsatz des NVH-Fettes einer bestimmten Zusammensetzung hat ein ganz bestimmtes, ungeregeltes Dämpfungsverhalten zur Folge. Um dieses zu verändern, was stufenweise möglich ist, müssen jeweils NVH-Fette mit anderen Komponentenanteilen an Verdicker, Additiven und Öl in den Dämpfungsspalt eingefüllt werden.

Für eine stufenlose Regelung des Dämpfungsverhaltens ist nach einem weiteren Vorschlag erfindungsgemäß der Dämpfungsspalt vollständig mit einer elektrorheologischen Flüssigkeit gefüllt, wobei die Führungs schiene und der Schlitten ein Elektrodenpaar bilden, welches zur Erzeugung eines die Viskosität der Flüssigkeit steuernden elektrischen Feldes an einer elektrischen Spannungsquelle angeschlossen ist. Damit läßt sich die Dämpfung des Linearführungselementes einstellen bzw. regeln und somit in die Maschinensteuerung mit einbeziehen.

Der Dämpfungsspalt kann in den Verschieberichtungen mittels zweier Abstreiferlippen, die an Abstreiferplatten ausgebildet sind, ver schlossen sein. Dabei sind die beiden Abstreiferplatten an den beiden Stirnseiten des Schlittens angeordnet. Quer zu den Verschiebungsrich tungen kann der Dämpfungsspalt mittels zweier Dichtungsstreifen abge dichtet sein, welche die Führungsschiene berührend an den beiden Längsseiten des Schlittens befestigt sind. Der Dämpfungsspalt kann eine Breite bis zu 1 mm aufweisen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch eine Linearführungseinheit, wobei der Schlitten nur teilweise im Schnitt und teilweise in einer stirnseitigen Ansicht dargestellt ist.

Eine Führungsschiene 1 einer Linearführung weist zur Befestigung an einem Maschinenbauteil mehrere in Längsrichtung hintereinander an geordnete Bohrungen 2 zur Aufnahme von Schrauben auf. An den beiden Seiten der Führungsschiene 1 befinden sich Laufbahnen 3 für beispiels weise als Kugeln ausgebildete Wälzkörper, die in einem nicht darge stellten Führungswagen in Umläufen angeordnet sind und den Führungs wagen längs der Führungsschiene 1 verschieblich lagern. Vor oder hinter dem Führungswagen ist in einer Verschieberichtung ein Schlitten 4 angeordnet, der ebenso, wie der Führungswagen, die Führungsschiene 1 teilweise umgreift und an seiner von der Führungsschiene 1 abgewand ten Seite als ebene Befestigungsfläche 5 ausgebildet ist. Über die Befestigungsflächen können der Führungswagen und der Schlitten 4 an einem gemeinsamen zu bewegenden Maschinenbauteil befestigt werden, wozu der Schlitten 4 Bohrungen 6 für die Aufnahme von Befestigungs schrauben aufweist.

Mit der Befestigung des Schlittens 4 über seine Befestigungsfläche 5 liegt ein zwischen der Führungsschiene 1 und dem Schlitten 4 befindli cher Dämpfungsspalt 7 in seiner Größe fest. Er wird einerseits von dem Profil der Führungsschiene 1 und andererseits von dem dazu parallelen Profil des die Führungsschiene umgreifenden Schlittens 4 bestimmt. In Verschieberichtung ist der Raum des Dämpfungsspaltes jeweils durch eine Abstreiferlippe 8 verschlossen, die an einer Abstreiferplatte 9 ausgebildet ist. An jeder Stirnseite des Schlittens 4 befindet sich eine solche Abstreiferplatte 9. Quer zur Verschiebungsrichtung ist der Dämpfungsspalt 7 mit Dichtungsstreifen 10 abgedichtet, die an der Unterseite des Schlittens 4 befestigt sind und an den beiden Seiten der Führungsschiene 1 in den Dämpfungsspalt 7 hineinragen.

Erfindungsgemäß ist der Dämpfungsspalt 7 vollständig mit einer elek trorheologischen Flüssigkeit gefüllt. Eine außerhalb des Linearfüh rungselementes befindliche Spannungsquelle 11 ist an einem Pol über eine elektrische Leitung mit dem Schlitten 4 verbunden. Der andere Pol ist über eine weitere elektrische Leitung, in welcher ein Steuergerät 12 eingeschaltet ist, mit der Führungsschiene 1 verbunden. Der Schlit ten 4 und die Führungsschiene 1 bilden also ein Elektrodenpaar, zwi schen dem sich die elektrorheologische Flüssigkeit befindet. Durch Anlegen und Verändern der Spannung an diesem Elektrodenpaar wird das Maß der durch den Schlitten während des Betriebes erzeugten Dämpfung der Bewegung des Führungswagens verändert.

Bezugszeichenliste

1 Führungsschiene
2 Bohrung
3 Laufbahn
4 Schlitten
5 Befestigungsfläche
6 Bohrung
7 Dämpfungsspalt
8 Abstreiferlippe
9 Abstreiferplatte
10 Dichtungsstreifen
11 Spannungsquelle
12 Steuergerät

Claims

1. Linearführungseinheit mit einer mehrere Wälzkörperlaufbahnen auf weisenden Führungsschiene, einem über Wälzkörper auf der Führungs schiene längsverschieblich gelagerten Führungswagen, der eine von der Führungsschiene abgekehrte Befestigungsfläche aufweist, und einem in Verschieberichtung vor oder hinter dem Führungswagen angeordneten Dämpfungselement, das als die Führungsschiene umgreifender und mit dieser einen Dämpfungsspalt bildender Schlitten ausgeführt ist, dessen Innenkontur im wesentlichen zu dem Profil der Führungsschiene parallel verläuft und der ebenfalls eine von der Führungsschiene abgekehrte Befestigungsfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämp fungsspalt (7) vollständig mit einem Fett folgender Zusammensetzung gefüllt ist: 8 bis 12% Verdickeranteil auf Polyharnstoffbasis, 3 bis 8% Additive, Rest Öl.

2. Führungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl in dem Fett ein Öl auf Mineralölbasis ist.

3. Führungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl in dem Fett ein Öl auf synthetischer Basis ist.

4. Linearführungseinheit mit einer mehrere Wälzkörperlaufbahnen auf weisenden Führungsschiene, einem über Wälzkörper auf der Führungs schiene längsverschieblich gelagerten Führungswagen, der eine von der Führungsschiene abgekehrte Befestigungsfläche aufweist, und einem in Verschieberichtung vor oder hinter dem Führungswagen angeordneten Dämpfungselement, das als die Führungsschiene umgreifender und mit dieser einen Dämpfungsspalt bildender Schlitten ausgeführt ist, dessen Innenkontur im wesentlichen zu dem Profil der Führungsschiene parallel verläuft und der ebenfalls eine von der Führungsschiene abgekehrte Befestigungsfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, der Dämpfungs spalt (7) vollständig mit einer elektrorheologischen Flüssigkeit gefüllt ist, wobei die Führungsschiene (1) und der Schlitten (4) ein Elektrodenpaar bilden, welches zur Erzeugung eines die Viskosität der Flüssigkeit steuernden elektrischen Feldes an einer elektrischen Spannungsquelle (11) angeschlossen ist.

5. Führungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsspalt (7) in den Verschiebungsrichtungen mittels zweier Abstreiferlippen (8), die an Abstreiferplatten (9) ausgebildet sind, verschlossen ist, wobei die Abstreiferplatten (9) an den beiden Stirn seiten des Schlittens (4) angeordnet sind.

6. Führungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsspalt (7) quer zu den Verschiebungsrichtungen mittels zweier Dichtungsstreifen (10) abgedichtet ist, welche an dem Schlitten (4) befestigt sind und die Führungsschiene (1) an ihren beiden Längsseiten berühren.

7. Führungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsspalt (7) eine Breite bis zu 1 mm aufweist.

8. Führungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölanteil teilweise oder vollständig durch eine elektrorheologische Flüssigkeit ersetzt ist.

9. Linearführungseinheit mit einer mehrere Wälzkörperlaufbahnen auf weisenden Führungsschiene, einem über Wälzkörper auf der Führungs schiene längsverschieblich gelagerten Führungswagen, der eine von der Führungsschiene abgekehrte Befestigungsfläche aufweist, und einem in Verschieberichtung vor oder hinter dem Führungswagen angeordneten Dämpfungselement, das als die Führungsschiene umgreifender und mit dieser einen Dämpfungsspalt bildender Schlitten ausgeführt ist, dessen Innenkontur im wesentlichen zu dem Profil der Führungsschiene parallel verläuft und der ebenfalls eine von der Führungsschiene abgekehrte Befestigungsfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämp fungsspalt (7) vollständig mit einem Metallseifenfett gefüllt ist dessen Ölanteil teilweise oder vollständig durch eine elektrorheologi sche Flüssigkeit ersetzt ist.