DE69002014T2

DE69002014T2 - Hydrostatische Tragevorrichtung für eine Gleitführung.

Info

Publication number: DE69002014T2
Application number: DE90102016T
Authority: DE
Inventors: Yasumasa Nakane; Kazuhiko Sugita; Kazuhisa Sugiyama
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1989-02-04
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2010-02-02
Also published as: JPH0786369B2; US4974970A; JPH02209620A; EP0382096B1; EP0382096A1; DE69002014D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum hydrostatischen Tragen einer Gleitführung. Spezieller betrifft sie eine solche Vorrichtung, bei der eine Gleitbewegung zwischen einem ersten Gleitführungsteil init einer quadratischen Führungsbohrung und einem zweiten Gleitführungsteil erzielt wird, das von der quadratischen Führungsbohrung geführt wird. EP-A-0 074 888 offenbart eine derartige Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Beschreibung des Standes der Technik:

Bei einer hydrostatischen Gleitführungs-Tragevorrichtung dieser Art ist ein erstes Gleitführungsteil 1 init einer Führungsbohrung 2 mit quadratischem Querschnitt versehen, und ein zweites Gleitführungsteil 3 mit quadratischein Querschnitt wird gleitend durch die Führungsbohrung 2 geführt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Bei einer derartigen Vorrichtung ist ein Paar hydrostatischer Trageflächen 5 an jeder der vier Führungsflächen 4 ausgebildet, die die Führungsbohrung 2 bilden. Die hydrostatischen Trageflächen 5 sind an Stellen entlang der Gleitrichtung ausgebildet, z. B. an den beiden Längsenden der Führungsflächen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, um Stampfbewegungen des zweiten Gleitführungsteils 3 zu beschränken, bei denen es sich um eine Schwingbewegung um eine Achse rechtwinklig zur Gleitrichtung handelt.
Ferner ist ein Paar rechteckiger Hydrostatikdrucktaschen 6 an jeder der hydrostatischen Trageflächen 5 ausgebildet, um Rollbewegungen des zweiten Gleitführungsteils 3 zu beschränken, bei denen es sich um eine Schwingungsbewegung um eine Achse parallel zur Gleitrichtung handelt. An jeder hydrostatischen Tragefläche 5 sind Stegbereiche 8 so ausgebildet, daß sie die Hydrostatikdrucktaschen 6 umgeben, und ein Paar Ölversorgungsdüsen 9 ist innerhalb jeder Hydrostatikdrucktasche 6 angeordnet, um ihr Schmieröl unter Druck zuzuführen.
Wenn den Ölversorgungsdüsen 9 Schmieröl unter Druck zugeführt wird, fließt dieses in die Hydrostatikdrucktaschen 6, um in ihnen einen vorgegebenen Druck zu erzeugen, und fließt dann über einen Abstand zwischen den Stegen 8 und der Außenfläche des zweiten Gleitführungsteils 3 außerhalb der hydrostatischen Trageflächen 5.
Wenn eine Stampf- oder eine Rollbewegung des zweiten Gleitführungsteils 3 auftritt, nimmt der Druck in manchen der Hydrostatikdrucktaschen 6, die sich relativ der Außenfläche des zweiten Teils 3 annähern, zu, um das zweite Gleitführungsteil 3 in die Ursprungsposition zurückzuführen.
In einer solchen Vorrichtung ist die Rollbewegung des zweiten Gleitführungsteils 3 durch das Paar Hydrostatikdrucktaschen 6 beschränkt, die an jeder hydrostatischen Tragefläche 5 ausgebildet sind, und die Tragkraft ändert sich proportional zum Quadrat des Abstandes L1 zwischen den seitlichen Mitten des Paars Hydrostatikdrucktaschen 6 entlang einer Richtung rechtwinklig zur Gleitrichtung.
Andererseits ist die Stampfbewegung des zweiten Gleitführungsteils 3 durch jedes Paar von an den Führungsflächen 4 ausgebildeten hydrostatischen Trageflächen 5 begrenzt, und die Tragekraft ändert sich proportional zum Quadrat des Abstandes L2 zwischen den Längsmitten der hydrostatischen Trageflächen 5 entlang der Gleitrichtung.
Bei einer solchen hydrostatischen Tragevorrichtung kann jedoch die Tragekraft gegen die Rollbewegungen nicht allzusehr zunehmen, da der Abstand L1 kleiner als die Hälfte der Breite der hydrostatischen Trageflächen 5 in Querrichtung ist.
Ferner nimmt die Menge an in die Hydrostatikdrucktaschen 6 eingespeistem Schmieröl unvermeidlich zu, da die Anzahl an Ölversorgungsdüsen 9 proportional zur Zunahme der Hydrostatikdrucktaschen 6 zunimmt und der Durchmesser der Düsen 9 wegen deren Bearbeitbarkeit nicht zu sehr verringert werden kann.
Als Stand der Technik ist in der japanischen, ungeprüften Patentanmeldung 59-69523 auch ein anderer Typ einer hydrostatischen Tragevorrichtung offenbart. In dieser Vorrichtung ist, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, eine Gleitführung 12 mit Gleitflächen 14 versehen, an denen sich entlang der Gleitrichtung erstreckende Lufttaschen 15 und mehrere T-förmige, sich in Querrichtung erstreckende Nuten 16 ausgebildet sind. Die Nuten 16 sind mit den Lufttaschen 15 verbunden und weisen eine konstante, geringe Tiefe auf, um den Druck der in die Lufttaschen 15 eingespeisten Luft allmählich zu verringern. Obwohl diese Vorrichtung einen Vorteil dahingehend hat, daß sie die Anzahl von Düsen verringert, ist es erforderlich, eine große Anzahl T-förmiger Nuten 16 auf den Gleitflächen 14 auszubilden, wodurch die Bearbeitungszeit für die Vorrichtung lang wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine hydrostatische Gleitführungs-Tragevorrichtung mit erhöhter Tragekraft gegenüber Rollbewegungen eines geführten Gleitführungsteils anzugeben.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydrostatische Gleitführungs-Tragevorrichtung anzugeben, die dazu in der Lage ist, die Tragekraft mit einer relativ kleinen Anzahl von Drucknuten zu erhöhen.
Die Erfindung stellt eine hydrostatische Gleitführungs-Tragevorrichtung gemäß Anspruch 1 zur Verfügung.
Bei diesem Aufbau fließt durch die Ölversorgungsdüsen in die ersten Hydrostatikdrucktaschen eingespeistes Schmieröl auch zum Paar zweiter Hydrostatikdrucktaschen, so daß ein vorgegebener Druck in den zweiten Hydrostatikdrucktaschen erzeugt wird. Da das Paar zweiter Hydrostatikdrucktaschen an Stellen nahe den beiden seitlichen Enden der hydrostatischen Tragefläche ausgebildet ist, wird der Abstand zwischen den seitlichen Mitten des Paars zweiter Hydrostatikdrucktaschen größer als bei der bekannten Vorrichtung, wodurch die Tragekraft gegen Rollbewegungen vergrößert ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN

Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und viele der zugehörigen Vorteile der Erfindung sind leicht zu verstehen, wenn dieselbe unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels bei Betrachtung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich wird, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Teile in den verschiedenen Darstellungen kennzeichnen und in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Gleitführungsmechanismus ist, der eine bekannte hydrostatische Gleitführungs-Tragevorrichtung verwendet;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Führungsfläche der bekannten hydrostatischen Gleitführungs-Tragevorrichtung ist;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer anderen bekannten hydrostatischen Gleitführungs-Tragevorrichtung ist;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Gleitführungsmechanismus ist, der eine erfindungsgemäße hydrostatische Gleitführungs-Tragevorrichtung verwendet;
Fig. 5 ein Teilschnitt des in Fig. 4 dargestellten aufnehmenden Teils ist;
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine der Führungsflächen des in Fig. 4 dargestellten aufnehmenden Teils ist;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des aufnehmenden Teils ist, die in diesem ausgebildete Ölversorgungskanäle zeigt;
Fig. 8 eine vergrößerte Draufsicht auf eine der in Fig. 6 dargestellten hydrostatischen Trageflächen ist;
Fig. 9 ein Querschnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 8 ist; und
Fig. 10 ein Diagramm ist, das die Druckänderung in einer der hydrostatischen Trageflächen zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Gemäß den Zeichnungen und insbesondere deren Fig. 4 ist ein aufnehmendes Teil 21, das das erste von Gleitführungsteilen ist, die gegeneinander gleiten, mit einer Führungsbohrung 22 mit quadratischem Querschnitt versehen, und ein aufgenommenes Teil 23 mit quadratischem Querschnitt, das das zweite der Gleitführungsteile ist, ist gleitend durch es hindurchgeführt. Eines der beiden Teile, das aufnehmende 21 oder das aufgenommene 23, ist z. B. an einem Maschinenbett befestigt, und das andere von ihnen trägt ein bewegliches Element, wie ein Werkzeughalteteil, an dem ein Schneidwerkzeug befestigt ist.
Das aufnehmende Teil 21 ist mit einer oberen Führungsfläche 24a, einem Paar seitlicher Führungsflächen 24b, 24c und einer unteren Führungsfläche 24d versehen, die die quadratische Führungsbohrung 22 bilden, und alle Führungsflächen 24a, 24b, 24c und 24d sind mit mehreren hydrostatischen Trageflächen 50 versehen, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Fig. 6 zeigt die seitliche Führungsfläche 24b, und ein Paar hydrostatische Trageflächen 50, deren Breite in Querrichtung geringfügig kleiner ist als diejenige der Führungsfläche 24b ist jeweils an den beiden Längsenden der Führungsfläche 24b ausgebildet. Die anderen Führungsflächen 24a, 24c, 24d weisen dieselben hydrostatischen Trageflächen 50 an denselben Längsorten auf. Obwohl alle Führungsflächen 24a - 24d bei diesem Ausführungsbeispiel mit dem Paar hydrostatischer Trageflächen 50 versehen sind, können die hydrostatischen Trageflächen 50 an der oberen Führungsfläche 24a weggelassen werden.
Jede der hydrostatischen Trageflächen 50 ist mit einer ersten H-förmigen Hydrostatikdruckkammer 60, einem Paar zweiter Hydrostatikdruckkammern 70, die sich jeweils in Gleitrichtung erstrecken, und einem Paar Verbindungsnuten 71 versehen, die die erste Hydrostatikdruckkammer 60 und die zweiten Hydrostatikdruckkammern 70 miteinander verbinden. Wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, besteht die ersten Hydrostatikdruckkammer 60 aus einer Längsnut 61, die sich in Gleitrichtung erstreckt, und einem Paar Quernuten 62, die zusammenhängend an den beiden Längsenden der Längsnut 61 ausgebildet sind. Die Längsnut 61 weist eine Tiefe von einigen Millimetern auf, und die Quernuten 62 weisen dieselbe Tiefe wie die Längsnut 61 auf. Die Quernuten 62 erstrecken sich in einer Querrichtung rechtwinklig zur Gleitrichtung.
Andererseits ist das Paar zweiter Hydrostatikdrucktaschen 70 jeweils an Orten nahe den beiden gegenüberliegenden Querkanten der hydrostatischen Tragefläche 50 ausgebildet. Die beiden zweiten Hydrostatikdrucktaschen 70 sind in ihren Längsmitten mit einem Ende der sich in Querrichtung erstreckenden Verbindungsnuten 71 verbunden, und die anderen Enden der Verbindungsnuten 71 sind mit der Längsnut 61 der ersten Hydrostatikdrucktasche 60 verbunden. Die zweiten Hydrostatikdrucktaschen 70 weisen eine Tiefe auf, die im wesentlichen der Tiefe der ersten Hydrostatikdrucktasche 60 entspricht, und die Verbindungsnuten 71 weisen eine Tiefe von einigen 10 Mikrometer auf. Daher arbeiten die Verbindungsnuten 71 als Drosselnuten. Durch Ausbilden dieser Nuten werden Stegbereiche 80a mit vorgegebener Breite zwischen den Quernuten 62 und den Längskanten der hydrostatischen Tragefläche 50 sowie zwischen den zweiten Hydrostatikdrucktaschen 70 und den Querkanten der hydrostatischen Tragefläche 50 ausgebildet. Auch werden Stegbereiche 80b zwischen den ersten Hydrostatikdrucktaschen 60 und den zweiten Hydrostatikdrucktaschen 70 ausgebildet. Ein Bezugszeichen 30 in den Fig. 5 und 6 kennzeichnet einen vertieften Bereich, der zwischen dem Paar hydrostatischer Trageflächen 50 ausgebildet ist.
Ferner sind Ölversorgungskanäle 85, 86 und 87 innerhalb des aufnehmenden Teils 21 ausgebildet, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, um einem Einlaßanschluß 88 zugeführtes Schmieröl unter Druck zu mehreren Versorgungskanälen 90 zuzuführen, von denen jeder in seiner Längsmitte zu jeweiligen Längsnuten 61 geöffnet ist. Ferner ist eine Düse 91 am äußeren Ende jedes Versorgungskanals 90 befestigt, wie in Fig. 9 gezeigt, um den Druck des zugeführten Schmieröls auf einen vorgegebenen Wert zu erniedrigen.
Es wird nun der Betrieb der hydrostatischen Tragevorrichtung erläutert.
Wenn dem Einlaßanschluß 88 Schmieröl von einer (nichtdargestellten) Ölquelle zugeführt wird, fließt das Schmieröl durch die Ölversorgungskanäle 85, 86 und 87 zu mehreren Versorgungskanälen 90, um durch die Düsen 91, in denen der Druck des Schmieröls verringert wird, um einen vorgegebenen Druck in den ersten Hydrostatikdrucktaschen 60 zu erzeugen, in jeweilige erste Hydrostatikdrucktaschen 60 eingespeist zu werden. Das Schmieröl fließt dann durch die Verbindungsnuten 71 zu den zweiten Hydrostatikdrucktaschen 70, um in diesen zweiten Hydrostatikdrucktaschen 70 einen vorgegebenen Druck einzustellen. Danach fließt das Schmieröl durch die Stegbereiche 80a zur Außenseite der hydrostatischen Tragefläche 50.
Wie in Fig. 10 dargestellt, wird der Druck des Schmieröls allmählich verringert, um erforderliche Drücke in den ersten und zweiten Drucktaschen 60 bzw. 70 zu erzeugen. Da das Schmieröl auch durch die Stegbereiche 80b von den Längsnuten 61 der ersten Hydrostatikdrucktaschen 60 zu den zweiten Hydrostatikdrucktaschen 70 strömt, werden Drücke auch an den Stegbereichen 80b erzeugt, und die Drücke nehmen allmählich im Fortgang der Strömung ab. Da das Schmieröl den Düsen 90 aller hydrostatischen Trageflächen 50 zugeführt wird, werden im wesentlichen dieselben Drücke an allen hydrostatischen Trageflächen 50 erzeugt, die an den Führungsflächen 24a -24d ausgebildet sind.
Wenn während einer Gleitbewegung eine Rollbewegung hervorgerufen wird, nehmen die erzeugten Drücke an einigen der zweiten Hydrostatikdrucktaschen zu, die sich der Außenfläche des aufgenommenen Teils 23 relativ annähern, so daß eine Kraft zum Zurückführen des aufgenommenen Teils 23 zur Ausgangsposition erzeugt wird. Da die Tragekraft gegen eine solche Rollbewegung proportional zur Quadrat des Abstandes L11 zwischen den Quermitten des Paars zweiter Hydrostatikdrucktaschen 70 ist und der Abstand L11 dicht bei der Breite der hydrostatischen Tragefläche 50 liegt, kann eine hohe Tragekraft gegen Rollbewegung erhalten werden.
Wenn eine Stampfbewegung während einer Gleitbewegung hervorgerufen wird, nehmen die an einigen der hydrostatischen Trageflächen 50, die sich der Außenfläche des aufgenommenen Teils 23 relativ annähern, erzeugten Drücke zu, so daß eine Kraft zum Zurückführen des aufgenommenen Teils 23 in die ursprüngliche Position erzeugt wird. Die Tragekraft gegen eine solche Stampfbewegung ist proportional zum Quadrat des Abstandes L12 zwischen den Längsmitten jedes Paars hydrostatischer Trageflächen 50.
Obwohl die erste Hydrostatikdrucktasche 60 aus einer sich in Gleitrichtung erstreckenden Längsnut 61 und einem Paar Quernuten 62 zusammensetzt, können die Quernuten 62 weggelassen werden.

Claims

1. Hydrostatische Gleitführungs-Tragevorrichtung, mit:

- einem ersten Gleitführungsteil (21), das mit vier Führungsflächen (24a, 24b, 24c, 24d) versehen ist, die eine Führungsbohrung (22) mit quadratischem Querschnitt bilden;

- einem zweiten Gleitführungsteil (23) mit quadratischem Querschnitt, das gleitend von der Führungsbohrung (22) des ersten Teils (21) geführt wird;

- mehreren hydrostatischen Trageflächen (50), von denen jede mit Hydrostatikdrucktaschen (60, 70) versehen ist, die an mindestens einer der Führungsflächen (24a, 24b, 24c, 24d) ausgebildet sind; und

- Düsen (91) zum Zuführen eines Fluids unter Druck zu den Hydrostatikdrucktaschen (60, 70);

dadurch gekennzeichnet, daß jede der hydrostatischen Trageflächen (50) mit folgendem versehen ist:

- einer ersten Hydrostatikdrucktasche (60), die ungefähr in der Mitte in seitlicher Richtung der hydrostatischen Tragefläche (50) ausgebildet ist und sich in Gleitrichtung des ersten oder zweiten Teils (21, 23) erstreckt;

- einem Paar zweiter Hydrostatikdrucktaschen (70), von denen jede des Paars jeweils an einer Stelle nahe den gegenüberliegenden Querkanten der hydrostatischen Tragefläche (50) ausgebildet ist und sich in Gleitrichtung erstreckt, wobei ein Paar Verbindungsnuten (71) zwischen den ersten und zweiten Hydrostatikdrucktaschen (60, 70) ausgebildet ist, um die ersten und zweiten Hydrostatikdrucktaschen (60, 70) miteinander zu verbinden, welche Verbindungsnuten (71) eine kleinere Tiefe als diejenigen der ersten und zweiten Hydrostatikdrucktaschen (60, 70) aufweisen, um als Drosselnuten zu wirken; und

- eine Düse (91) in jeder der ersten Hydrostatikdrucktaschen (60) angeordnet ist, um diesen ersten Hydrostatikdrucktaschen (60) Fluid unter Druck zuzuführen.

2. Hydrostatische Gleitführungs-Tragevorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der sich die erste Hydrostatikdrucktasche (60) aus einer sich in der genannten Gleitrichtung erstreckenden Längsnut (61) und einem Paar Quernuten (62) zusammensetzt, die anschließend an die beiden Längsenden der Längsnut ausgebildet sind und sich in einer Querrichtung rechtwinklig zur Gleitrichtung erstrecken.

3. Hydrostatische Gleitführungs-Tragevorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die mehreren hydrostatischen Trageflächen (50) jeweils ein Paar hydrostatische Trageflächen sind, die jeweils an den beiden Längsenden der Führungsfläche ausgebildet sind.

4. Hydrostatische Gleitführungs-Tragevorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der das Paar hydrostatischer Trageflächen (50) an allen vier Führungsflächen (24a, 24b, 24c, 24d) ausgebildet ist.