DE69206549T2

DE69206549T2 - Mechanismus zur Vorspannung von Linearlagern.

Info

Publication number: DE69206549T2
Application number: DE69206549T
Authority: DE
Inventors: Everett Furber Simons
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1996-04-25
Anticipated expiration: 2012-09-11
Also published as: KR100258670B1; KR930006342A; TW205587B; EP0533399B1; EP0533399A1; DE69206549D1; JPH05215131A

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft Geradführungsschlitten und insbesondere einen Mechanismus zur Vorspannung der Geradführungen und dadurch Lockern der erforderlichen Toleranzen eines äußeren Glieds, von Führungsbauteilen und eines inneren Glieds, wobei gleichzeitig das Spiel des Geradführungsschlittens vermindert wird. Dadurch werden die sonst zum Ausgleich von Maßunterschieden und Installationsbedingungen erforderlichen manuellen Einstellungen vermieden.

Allgemeiner Stand der Technik

Geradführungsschlitten werden allgemein zur Ermöglichung linearer Translationsbewegung zwischen Gliedern von Mechanismen verwendet. Diese Geradführungsschlitten enthalten in der Regel Einstellelemente zur Steuerung von Zwischenräumen zwischen dem inneren Glied und seinen Führungen. Die Einstellelemente werden oft zum Ausüben einer Vorspannungskraft verwendet, um Spiel und Nachgiebigkeit senkrecht zur Gelenkverbindungsrichtung zu beseitigen bzw. zu vermindern. Bei den meisten diese Anordnungen wird die Druckspannung der Führungselemente zwischen dem äußeren Glied und dem inneren Glied durch manuelle Einstellung erzeugt.
Es ist wünschenswert, das Erfordernis manueller Einstellung bei Anwendungen zu beseitigen, in denen die Geradführungsschlitten nicht leicht zugänglich sind oder in denen eine häufige Einstellung sonst aufgrund von Abnutzung durch ständige Verwendung erforderlich wäre. Eine manuelle Einstellung weist den Nachteil auf, daß die Einstellungen bei der Anwendung nicht gleichmäßig oder zu fest oder zu lose sind. Des weiteren weist eine manuelle Einstellung den Nachteil auf, daß sie arbeitsaufwendig und deshalb teuer ist. Selbst eine Geradführung, die, wenn sie freistehend ist, richtig eingestellt ist, kann je nach den genauen Grenzflächenbedingungen der Installation nach der Installierung zu lose oder so fest werden, daß sie festklemmt.
Bei einer früheren Anordnung, die in U.S.-Patent 3,145,065 offenbart wird, wird ein Ausgleichmechanismus bereitgestellt, um bei einer geradlinigen Führungsanordnung, bei der zur Stützung und Führung des inneren Glieds im äußeren Glied Kugeln und radial nachgiebige Längsstangen verwendet werden, einen Verlust an Genauigkeit zu verhindern. Die Längsstangen bestehen aus röhrenförmigen Gliedern mit einem relativ großen Elastizitätsmodul und einer relativ hohen Streckgrenze. Diese röhrenförmigen Glieder sollen weite Toleranzen in der Kugelanordnung ausgleichen.
Bei einer anderen Anordnung, die in U.S.-Patent 2,028,718 offenbart ist, werden Kugellagerringe offenbart, die aus elastischen Stahlbändern bestehen, um ein staubdichtes Lager zu bilden. Diese Stahlbänder sollen das Erfordernis von Genauigkeit bei der Herstellung des Lagers vermindern, da diese Bänder Kugelausdehnung ausgleichen.
Ein Gleitführungsstützmechanismus, bei dem ein Glied in einer gegebenen Richtung gegenüber einem anderen Glied gleiten kann und das ein Paar paralleler Gleitführungsanordnungen enthält, die zwischen den Gliedern angeordnet sind, wird im gattungsgemäßen U.S.-Patent 4,923,311 offenbart. Jede Führungsanordnung enthält eine Laufbahn, die einen Laufweg in der gegebenen Richtung definiert, einen in der Laufbahn angeordneten länglichen Halter und mehrere im Halter angeordnete und von der Laufbahn gestützte Rollen, wobei die Laufbahn die Bewegung der Rollen entlang dem Laufweg führt. Ein zwischen den Laufbahnen und den Rollen angeordneter Spannungsmechanismus ist enthalten, um quer zum Laufweg gerichtete Spannungskräfte auszuüben. Der elastische Mittel umfassende Spannungsmechanismus wird zwischen einem der Glieder und mindestens einer der Laufbahnen unter Druck gehalten. Der elastische Spannungsmechanismus liefert wirksam eine gewünschte Vorspannung für die Führungsanordnungen. Die Laufbahnen enthalten Flächen, die von sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten in der Seite jeder Gabelungsfläche und gegenüberliegenden, sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten in den Seiten des anderen Glieds gebildet werden, wobei die rechteckigen Nuten eine längliche rechteckige Kammer mit vier Ecken bilden und eine längliche geradlinige Stange in jeder Ecke der Kammer positioniert ist.
Diese früher offenbarten Mechanismen liefern jedoch ohne das Erfordernis manueller Einstellung oder regelmäßiger Nachstellung keinen weiten Ausgleichbereich, wie er beispielsweise zur Bereitstellung eines hohen Genauigkeitsgrads erforderlich wäre.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Schlitten nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Ein die Grundsätze der Erfindung verkörpernder Geradführungsschlitten umfaßt ein äußeres Glied, ein inneres Glied, erste und zweite Geradführungsmechanismen, einen Vorspannungsstab und eine Längsfeder. Das äußere Glied weist eine Hauptkanalöffnung zur Aufnahme eines inneren Glieds und zwei jeweils in jeder Seite des Hauptkanals ausgebildete Nebenkanäle zur Aufnahme der Geradführungsmechanismen auf. Das innere Glied befindet sich in der Hauptkanalöffnung. Erste und zweite Geradführungsmechanismen befinden sich in den Nebenkanälen. Diese Geradführungsmechanismen stützen und führen das innere Glied in der Hauptkanalöffnung im äußeren Glied. Der erste Geradführungsmechanismus ist auf herkömmliche Weise ausgeführt; er kann aus Gleitelementen oder mehreren Wälzkörpern zwischen zwei Führungsbahnen bestehen und ist in einem der Nebenkanäle untergebracht. Der zweite Geradführungsmechanismus befindet sich im anderen Nebenkanal. Der Vorspannungsstab grenzt über seine gesamte Länge an dem zweiten Geradführungsmechanismus an. Die Längsfeder grenzt auf einer Seite an dem Vorspannungsstab an und auf der anderen Seite an dem äußeren Glied. Diese Längsfeder wird dazu verwendet, den Vorspannungsstab zur Beseitigung von Spiel mit einer Druckkraft zu beaufschlagen und auf die Geradführungsmechanismen eine vorhersagbare Vorspannung auszuüben.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:
FIG. 1 eine bildliche Ansicht eines Geradführungsschlittens, der die Grundsätze der Erfindung verkörpert;
FIG. 2 eine Endansicht eines Geradführungsschlittens mit Geradführungsmechanismen gemäß der Erfindung, wobei seine Endplatten in der Ansicht abgenommen sind;
FIG. 3 eine Draufsicht eines Geradführungsschlittens mit Geradführungsmechanismen gemäß der Erfindung;
FIG. 4 eine bildliche schematische Darstellung einer in dem in den FIG. 1 und 2 gezeigten Geradführungsschlitten verwendeten Längsfeder und
FIG. 5 eine bildliche Ansicht eines in dem in den FIG. 1 und 2 gezeigten Geradführungsschlitten verwendeten Vorspannungsstabs.

Ausführliche Beschreibung

Ein Geradführungsschlitten wird in bildlicher Form in FIG. 1 gezeigt. Ein äußeres Glied (101) enthält innerhalb des äußeren Glieds einen von den Seiten 102, 103 und 104 definierten Kanal. In dem Kanal befindet sich ein inneres Glied (105), das sich entlang dem von dem Pfeil 117 definierten geradlinigen Weg im wesentlichen frei translatorisch bewegen kann. Das innere Glied 105 wird im Kanal von Geradführungsmechanismen zwischen den gegenüberliegenden Seiten 106 und 107 des inneren Glieds 105 und den Kanalseiten 102 und 104 gestützt und an ihm entlang geführt. Diese Geradführungsmechanismen werden von den Abdeckungsendplatten 111 und 115, die an dem äußeren Glied 101 bzw. dem inneren Glied 105 befestigt sind, verdeckt. Die Enden der Halter 108 und 109 für die Wälzelemente sind zwischen dem inneren Glied 105 und dem äußeren Glied 101 gezeigt.
Ein Querschnitt in Vertikalebene (Schnitt entlang der Linien 2 in FIG. 1) dieses Geradführungsschlittens wird in FIG. 2 gezeigt. Erste und zweite Geradführungsmechanismen befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Geradführungsschlittens. Der linke Geradführungsmechanismus ist auf herkömmliche Weise ausgeführt und enthält Führungsbahnen (Stangenpaare 121-122 und 123-124) in Nebenkanälen 133 bzw. 134, die sich in der Kanalwand 102 des äußeren Glieds und der Seite 106 des inneren Glieds befinden. Diese Führungsbahnen oder Stangen steuern den Laufweg der Wälzelemente 130, die zwischen dem Paar Fübrungsbahnen laufen. Ein Halter 108 hält die Wälzelemente entlang der Führungsbahnen 121-122 und 123- 124 gleichmäßig voneinander beabstandet.
Eine der Führungsbahnen (Stangenpaar 125-126) des rechten Geradführungsmechanismus befindet sich in einem Nebenkanal 135 in der Seite 107 des inneren Glieds 105. Die andere Führungsbahn (Stangenpaar 127-128) grenzt an einem Vorspannungsstab 141 an, der in einer Nebenkanalöffnung 145 in der Seite 104 des Hauptkanals im äußeren Glied 101 positioniert ist. Eine Längsfeder 151, die in der Regel eine wellenförmige oder im wesentlichen sinusförmige längliche Kontur aufweist, ist zwischen dem Boden der Nebenkanalöffnung 145 und dem Vorspannungsstab 141 positioniert. Die Feder 151 übt auf den Vorspannungsstab 141 eine Druckkraft aus, der wiederum durch die von dem Stangenpaar 127-128 gebildete Führungsbahn auf die Geradführungsmechanismen Kraft ausübt.
Ein horizontaler Querschnitt (Schnitt entlang der Linien 3 in FIG. 1) des Geradführungsschlitten wird in FIG. 3 gezeigt. Das innere Glied 105 wird im Hauptkanal des äußeren Glieds 101 positioniert gezeigt. Die Längsfeder 151 wird zwischen dem Vorspannungsstab 141 und dem Boden 146 des Nebenkanals angeordnet gezeigt, so daß jede zweite Spitze ihrer in der Regel sinusförmigen oder wellenförmigen Kontur am Vorspannungsstab 141 und Nebenkanalboden 146 angrenzt. Die Feder übt eine Druckkraft auf den Vorspannungsstab aus, um den Geradführungsschlitten durch Beseitigung von Spiel und Bereitstellung einer Vorspannung auf die Geradführungsmechanismen richtig eingestellt zu halten.
Die Längsfeder wird in bildlicher Form in FIG. 4 gezeigt. Diese Feder 151 ist in der Regel sinusförmig oder wellenförmig ausgebildet, wobei abwechselnde Spitzen 152 und 153 in Längsrichtung über die Länge der Feder verteilt sind. Diese Feder ist aus einem elastischen Material mit einem relativ hohen Elastizitätsmodul wie z.B. Federstahl hergestellt. Die abwechselnden Spitzen üben Kraft auf den Nebenkanalboden und den Vorspannungsstab aus, wie in FIG. 2 und 3 gezeigt, um die Geradführungsmechanismen in der richtigen Einstellung zu halten. Zu diesem Zweck verwendbare Längsfedern sind im Handel von der Firma Smalley Steel Ring Company in Wheeling, Illinois, USA, erhältlich.
Der Vorspannungsstab ist in bildlicher Form in FIG. 5 dargestellt. Der Vorspannungsstab 141 enthält einen flachen Kanal 142 mit einer Bodenfläche 143 zur Aufnahme von Kräften von den Spitzen der Feder und Seitenwände 144 und 145 zur Steuerung der Positionierung der Feder. Ein Längssockel 148 ist enthalten, um die Drehnachgiebigkeit des Vorspannungsstabs gegenüber dem äußeren Glied zu vermindern. Die aus den Stangen 127 und 128 bestehende Führungsbahn grenzt an der planaren Fläche 147 des Vorspannungsstabs an.

Claims

1.Geradführungsschlitten für eine Einrichtung mit geradliniger Bewegung, der folgendes umfaßt:

ein äußeres Glied (101) mit einem Hauptkanal (102, 103 und 104) und einem sich im Hauptkanal befindenden Innenglied (105);

erste und zweite Geradführungsmechanismen (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127 und 128) an gegenüberliegenden Seitenwänden (102, 104) des Hauptkanals zum Stützen und Führen des Innenglieds;

einen an dem zweiten Geradführungsmechanismus angrenzenden Vorspannungsstab (141);

eine Längsfeder (151) mit einer im wesentlichen länglichen, sinusförmigen Kontur, wobei sich die Feder in Längsrichtung entlang dem zweiten Geradführungsmechanismus erstreckt, sich neben einer Innenfläche des äußeren Glieds befindet und so positioniert ist, daß sie auf den Vorspannungsstab eine Druckkraft ausübt,

wobei das äußere Glied in der neben dem zweiten Geradführungsmechanismus liegenden Wand einen Längsnebenkanal (145) enthält, in den der Vorspannungsstab und die Längsfeder eingesetzt sind, wobei die Feder zwischen dem Boden des Längskanals und dem Vorspannungsstab angebracht ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

der Vorspannungsstab eine Längsnut (142) zur Aufnahme und Positionierungsbeschränkung der benachbarten Feder und einen sich über die Länge des Vorspannungsstabs erstreckenden Längssockel (148) enthält, der mit einer Bodenfläche (146) des Längsnebenkanals in Berührung steht, um eine Kraft zur Verminderung der Drehnachgiebigkeit des Vorspannungsstabs gegenüber dem äußeren Glied auszuüben.