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Die vorliegende Erfindung ist eine
teilweise Fortführung
der am 25. November 1997 eingereichten Patentanmeldung US 08/977,998
und ist auf verbesserte automatische Nachstellleistensysteme gerichtet,
die voreingestellt sein können,
um einen vorbestimmten Klemmdruck zwischen den sich gegenüber liegenden
Gleitflächen
einer Führungsschiene herzustellen.
Die Anwendung hat mit sich automatisch ausgleichenden Systemen des
im US-Patent 4,515,414 der Patentinhaber offenbarten allgemeinen
Typs zu tun und ist auf einen verbesserten Aufbau gerichtet, bei
dem Verschleiß nicht
in einer, sondern in zwei Richtungen ausgeglichen wird. Der Aufbau
beseitigt automatisch jedes Spiel oder Fressen der zwei gleitenden
Teile, um einen Null-Querspielraum zwischen den Seitenwänden des
Spalts, der Keilleiste und der Führungsschiene
zu erzeugen. Solche Linearbewegungssysteme werden für Bearbeitungstische,
Versetzungsgeräte,
medizinische Geräte,
Spritzgießmaschienen,
Holzbearbeitungsmaschienen und andere maschinelle Einrichtungen verwendet
werden, bei denen steifere Ultrapräzisionsschlitten erforderlich
sind, um heutzutage im Gebrauch befindliche kommerzielle Systeme
nach dem Stand der Technik, solcher Art, die Kugeln oder Rollen
zwischen den gleitenden Teilen verwenden, zu ersetzen. Solche Kugel-
oder Rollensysteme, die lediglich Punkt- oder Linienkontakt herstellen,
halten bei Hochleistungsanwendungen nicht in der von Kunden gewünschten
Art und Weise stand.
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GB-A-581 285 offenbart eine Lineargleitführungsanordnung,
die eine schwalbenschwanzförmige
Führungsschiene
und eine Leiste besitzt, die in der Richtung der Relativbewegung
eine Reihe von alternierend angeordneten Elementen enthalten. Eine Feder
zwingt die jeweiligen Elemente in die Längsrichtung der Relativbewegung,
so wie es durch Verschleiß zwischen
der Wand der Schiene und der Wand des Schlittens erlaubt wird.
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Die Präzisionsgleitführungsanordnung
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Führungstragbasis mit einer darauf
befindlichen länglichen
Führungsschiene
mit ebenen linearen äußeren Seitenwänden, die
bezüglich
der Achse der Bewegung des Schlittens in Richtung zur Basis hin
zusammenlaufend geneigt sind. Der Schlitten besitzt einen länglichen,
die Führungsschiene
aufnehmenden Spalt mit vergleichbaren auseinanderlaufenden Wänden, wobei
die Querbreite des Spalts größer ist
als die Querbreite der Schiene, damit ein eine Keilleiste aufnehmender
Längszwischenraum
zwischen einer Seitenwand der Schiene und einer der Seitenwände des Schlittens
abgegrenzt wird.
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Die Keilleiste, die innerhalb des
Zwischenraums untergebracht ist, besitzt auseinanderlaufende Seitenwände mit
unterschiedlicher axialer Neigung, die sich an die angrenzenden
Seitenwände des
Schlittens und der Führungsschiene
anpassen und die federnd durch ein Nockensystem des allgemeinen
Typs vorgespannt ist, wie er im vorgenannten US-Patent offenbart
wurde. Das vorliegende System unterscheidet sich jedoch vom bisherigen
Konzept und das Nockensystem ist anders angeordnet, um die Keilleiste
zum Einkeilen zwischen die Führungsschiene
und den Schlitten in Richtung weg von der Basis zu drängen, sowie
es durch Verschleiß zwischen
der Schiene und den Schlittenwänden
zugelassen wird.
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Eines der Hauptaufgaben der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Leistensystem zu gestalten, das in den gleichen Zwischenraum
passt, wie es heutzutage Linearführungen
vom Kugel- oder Rollentyp tun, aber welches viel rigider sein wird
und eine große
Belastungsdämpfung
sowie einen automatischen Verschleißausgleich in zwei Richtungen
liefert.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung
ist es, eine haltbare und zuverlässige
Lineargleitführungsanordnung
für Bearbeitungsvorgänge bereitzustellen, die
ihre Rigidität
beibehält
und die hauptsächlich Nullspielraum
in seiner Längsbewegung
in einer Art und Weise bietet, die sowohl vertikale als auch radiale
Belastungskräfte
besser aufnimmt und dadurch Vibrationen des Zerspanungswerkzeugs
verringert.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, ein automatisch ausgleichendes Leistensystem bereitzustellen,
das die Möglichkeit
eines menschlichen Fehlers durch falsches Einstellen ausschaltet,
das die Anordnung zu fest oder zu locker lassen und eine Vibration
und Größenunterschiede beim
Bearbeitungsvorgang verursachen würde.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, eine Gleitführungsanordnung
bereitzustellen, bei der sich beide Enden soweit notwendig unabhängig einstellen,
um Größenunterschiede
zwischen den gleitenden Teilen zu korrigieren.
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Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, eine Gleitführungsanordnung
bereitzustellen, die nicht den Einsatz herkömmlicher Schlittenniederhalteplatten
benötigt.
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Das derzeitig bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung
offenbart, wobei:
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1 eine
schematische Ansicht von Oben auf die Gleitführungsanordnung ist;
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2 eine
teilweise aufgeschnittene, schematische Ansicht von der Seite davon
ist;
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3 eine
Schnittansicht von vorne mit einem vergrößerten Maßstab ist, genommen an der
Linie 3-3 von 1;
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4 eine
Endansicht der Gleitführungsanordnung
von vorne ist, die an dessem einen Ende das Wischelement zeigt;
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5 eine
Endansicht eines der Wischelemente von vorne ist;
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6 nur
eine Kantenansicht des Wischelements ist;
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7 eine
Ansicht einer der Endkappen von vorne ist, die am Schlitten montiert
sind;
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8 eine
Kantenansicht davon ist;
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9 eine
Ansicht der anderen Endkappe von vorne ist;
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10 eine
Endansicht davon mit einem leicht größeren Maßstab ist; und
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11 eine
teilweise aufgeschnittene, schematische Ansicht von der Seite ist,
die ein verbessertes Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulicht.
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Genauer auf die angefügte Zeichnung
und in erster Linie auf die 1 bis 3 Bezug nehmend, ist die
längliche,
gerade Führungsschienen-
oder -bahnanordnung, allgemein als R bezeichnet, gezeigt,
das eine Basis 10 und eine Gleitführungsschiene 11 besitzt.
Die Schienenanordnung R kann mit dem Gestell einer jeden
Maschine verschraubt sein, die eine Präzisionslineargleitführungsanordnung
benötigt,
und ist dafür
mit Schraubenlöchern 12 versehen.
Wie ersichtlich sein wird, hat die Gleitführungsschiene 11 Seitenwände 13 und 14,
die in Richtung zur Basis 10 hin zusammenlaufen.
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Der Schlitten, allgemein als S bezeichnet,
ist linear beweglich auf der Schiene 11 montiert. Der Schlitten
besitzt zusammen gehörende
Beine oder Seiten 15 und 16, die durch eine obere überbrückende Deckwand 17 verbunden
sind. Typischerweise kann auf dem Schlitten S ein zu bearbeitendes
Werkstück
oder ein Bearbeitungswerkzeug befestigt sein und um dies zu erleichtern,
ist eine geschlitzte Vertiefung 18 und Schraubenöffnungen 18a vorgesehen. Obwohl
der Schlitten S und die Schiene 11 in den verschiedenen
Figuren in aufrechter Stellung gezeigt werden, so ist zu verstehen,
dass der Schlitten S und die Schiene 11, die beschrieben
und beansprucht werden, in einer Seitenanordnung oder auch in hängender
Stellung benutzt werden können,
ohne in irgend einer Weise den Umfang der beanspruchten Erfindung
zu verlassen.
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Die Schlittenbeine 15 und 16 und
das Brückenteil 17 grenzen
einen Spalt ab, allgemein als 19 bezeichnet, und die Beine 15 und 16 sind
mit ebenen seitlichen Längswänden 20 und 21 gestaltet,
die ebenfalls in Richtung zur Basis 10 hin zusammenlaufen.
Die Querbreite des Spalts 19 ist, wie besonders angemerkt
wird, größer als
die Querbreite des Schienenteils 11, so dass ein länglicher
Zwischenraum 22 abgegrenzt wird, der Teil des Spalts 19 ist und
sich zwischen einer der Seitenwände 14 der Schiene 11 und
einer der Seitenwände 20 des
Schlittens 20 erstreckt.
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Innerhalb der Öffnung 22 ist zwischen
den Oberflächen 14 und 20 eine
ausgleichend gewinkelte Keilleiste, allgemein als G bezeichnet,
vorgesehen, die auseinanderlaufend gewinkelte Wände 23 und 24 besitzt,
im Gegensatz zu den zusammenlaufenden Wänden des Schlittens S und
der Schiene 11. Es ist zu beachten, dass die Deckfläche 25 der
Keilleiste G eine kleinere Breite hat im Vergleich zur
Bodenfläche 26 und
dass die auseinanderlaufenden Wände 23 bzw. 24 mit
den Wänden 14 bzw. 20 zusammenpassen.
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Es ist aus 2 ersichtlich, dass die Keilleiste G die
gleiche Länge
hat, wie der Schlitten S, und mit einer sich der Länge nach
erstreckenden, horizontalen Bohrung 27 versehen ist, die
mittig durch eine zweifache Federtellerwand 28 überbrückt ist.
Innerhalb der Bohrung 27 ist auf jeder Seite des Federtellers 28 eine
vorgespannte Kompressionsschraubenfeder 29 enthalten, die
einen kontinuierlichen Druck auf einen Stift 30 ausübt. Es wird
angemerkt, dass die Stifte 30, die innerhalb der Bohrung 27 frei verschiebbar
sind, mit dem frustrokonischen Bohrungsabschnitt 31 in
Eingriff kommen, das entsprechend in einer Endplatte oder einem
Leistenhalteblock 32 vorgesehen ist, der an jedem Ende
des Schlittens S die Keilleiste G überhängend befestigt ist,
wie etwa mit Zylinderschrauben 32a.
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Es ist wichtig zu beachten, dass
die frustrokonische Bohrung 31 in axialer Richtung nach
außen auseinander
läuft und
dass die halbkugeligen Enden 30a der Nachstellstifte 30 mit
den untersten Oberflächen
der Bohrung 31 in Eingriff kommen. Das bedeutet, dass
wenn infolge Verschleiß die
Stifte 30 durch die Federn 29 nach außen bewegt
werden, die mit Teflon beschichtete Keilleiste G nach oben
in eine Richtung weg von der Basis 10 der Schiene R gezwungen
wird. Jeder Stift 30 kann ein Nockenelement oder eine Nockenfläche angesehen
werden, ebenso kann es jede Bohrung 31.
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Wie 3 leicht
verständlich
zeigt, ist der Schlitten S horizontal wie bei 33 gebohrt
und dann vertikal wie bei 34 gebohrt, um den Durchgang
eines geeigneten Schmier- oder Gleitmittels zum Zwischenraum 19 zuzulassen,
und eine Schmierarmatur 35 innerhalb einer Versenkung 33a befestigt.
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An jedem Ende des Schlittens S ist
eine Wischanordnung, allgemein als W bezeichnet (5 und 6), mittels geeigneter Befestigungselemente 36 befestigt,
die sich durch Öffnungen 37 in
einer stählernen
Halteplatte 38 erstrecken, welche ein elastisches (d. h.
Neopren) Wischerblatt 39 fixiert, das die Gestalt der Schiene
oder Bahn 11 aufweist. Es wird verständlich werden, dass die Basis 11 eine
obere flammengehärtete
Oberfläche
oder Lagerfläche 10a aufweist,
die mit den unteren Enden 15a und 16a der Schlittenbeine 15 und 16 in
Eingriff kommt, und das umgekehrte U-förmige Wischerblatt 39,
wie 4 zeigt, mit den
Oberflächen 10a der
Schienenbasis 10 sowie mit den flammengehärteten Seitenwänden 13 und 14 der
Schiene 11 in Eingriff kommt und mit diesen den Kontakt
aufrecht erhält,
sobald sich der Schlitten S entlang der Schiene oder der
Bahn 11 in irgend einer Richtung bewegt. Das Schmiermittel wird
folglich durch die Schneidkanten 39a innerhalb des Spalts 19 gefangen.
Da der Spalt 19 in Bezug auf die vertikale Achse A der
Bahn R asymmetrisch ist (siehe 3), wird eine linke Endkappe oder Endplatte 32 und
eine rechte Endkappe oder Endplatte 32 benötigt, wie
sie in den 9 und 10 und 7 und 8 gezeigt
werden. Die Wischer W müssen
ebenso von linker und rechter Natur sein (oder spiegelbildlich), um
sich der Gestalt des Schlittens S anzupassen. Für Einsätze insbesondere
in Reinräumen,
auf medizinischem Gebiet oder Feld der Computertechnologie, wo ein
Schmiermittel nicht verwendet werden kann, können alle Gleitflächen mit
Teflon beschichtet werden.
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Insbesondere Bearbeitungsverfahren
sorgen für
starke radiale sowie starke vertikale Belastungen am Schlitten S.
Diese Belastungen müssen
aufgenommen werden, um Rattern des Werkzeugs und übermäßiges Vibrieren
zu verhindern und die aufliegenden Oberflächen bei 10a–15a, 10a–16a, 13–21, 14–23 und 20–24 stellen
beträchtliche
Flächen
bereit, um diese Belastungen aufzunehmen. Verschleiß ist an
diesen aneinander grenzenden Oberflächen zu erwarten und mit dem
vorliegenden Aufbau wird Verschleiß sowohl in der vertikalen
Richtung als auch der radialen Richtung automatisch durch den vorliegenden
Aufbau ausgeglichen. Darüber
hinaus ist es dem vorliegenden Aufbau besser möglich, die Belastungen, die
ausgeübt
werden, aufzunehmen oder zu dämpfen.
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Die Keilleiste G kann daher
als „bidirektional" oder
doppelt gewinkelte Keilleiste G bezeichnet werden, da es
Belastungen in zwei Richtungen durch Bewegung nach oben ausgleicht,
um jeden durch Verschleiß gebildeten
Zwischenraum auszufüllen.
Mit den Federn 29, die einen gleichmäßigen Druck, selbstverständlich mit
begrenzter Kraft, auf die untere Fläche der frustrokonischen Bohrung 31 ausüben, wird
jeder Verschleiß,
der eine Bewegung nach oben zulässt,
automatisch ausgeglichen. Zudem wird dieses Ausgleichen die Keilleiste G im
Einklang mit einem ungleichmäßigen Verschleiß, der an
den sich gegenüber
liegenden Enden des Schlittens auftreten könnten, positioniert.
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Es wurde vorhergehend erwähnt, dass
die Keilleiste G als ausgleichend gewinkelte Keilleiste bezeichnet
wurde. Der Winkel Alpha (a) in 3, zwischen
einer vertikalen Ebene und der Oberfläche 23, wird doppelt
so groß sein,
wie der Winkel der Oberfläche 24 in
Bezug auf die selbe vertikale Ebene. Typischerweise kann der Winkel
Alpha 20 Grad betragen. Diese Differenz der Winkel liefert
ein sich selbst arretierendes Merkmal, das dazu neigt, die Keilleiste G davon
abzuhalten, nach unten zu fallen. Auch weil die sich ausgleichenden
Winkel dazu neigen, den Schlitten S nach unten zu ziehen,
können die
sich bei Gebrauch verschleißenden
Niederhalteplatten eliminiert werden.
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Obwohl die Oberfläche 14 als die Oberfläche der
Schiene 11 bezeichnet wurde, könnte leicht eine an der Schiene 11 befestigte
Zwischenplatte oder -fläche
eingesetzt werden und diese Fläche
würde innerhalb
der Bedeutung dieser Beschreibung und der Ansprüche die Seitenwand der Schiene 11 ausmachen. Ähnlich könnte eine
Platte oder dergleichen an der Seitenwandfläche 20 des Schlittens S befestigt sein
und solch eine Platte würde
innerhalb der Bedeutung dieser Beschreibung und der Ansprüche die Seitenwand
der des Schlittens ausmachen.
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In 11 wird
ein anderes Ausführungsbeispiel
der Erfindung offenbart, bei dem die selben Nummern verwendet werden
um die gleichen Teile zu bezeichnen und nur die Unterschiede des
Aufbaus werden im folgenden beschrieben.
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Der Aufbau ist im Wesentlichen eine
Umkehrung der Nockenteile, bei der die Endkappen die Stifte tragen
und die Nockenflächen
an beiden Enden der Keilleiste vorgesehen sind. Die Endkappen 32 sind
bei dieser Version mit vertieften Öffnungen versehen, allgemein
mit 40 bezeichnet, die einen Abschnitt 41 zur
Aufnahme eines eine Feder sichernden Verschlusses oder einer Schale 42 gegen
einen geschulterten Abschnitt 42a enthält und ferner eine kleinere
Bohrung 43 zur frei verschiebbaren Unterbringung des Bolzens
oder Stifts 44, der daran eine krummlinige Nockenfläche 45 besitzt.
Wellenfederscheiben, allgemein mit 48 bezeichnet, die im
die Feder sichernden Verschluss oder Federbefestigungsteil 42 vorgesehen
sind, spannen den Bolzen oder Stift 43 in ein gleichmäßiges Eingreifen
mit einem an der Keilleiste G vorgesehenen Nockenteil oder
einer -fläche 46.
Der vorher erwähnte
Wischeraufbau W sichert jede Endkappe 32 und hält die Position
einer jeden Federschale oder eines jeden Federbefestigungselements 42.
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Obwohl der beschriebene Aufbau nur
am rechten Ende der in 11 gezeigten
Anordnung gezeigt worden ist, ist es verständlich, dass ein identischer
Aufbau ebenso am linken Ende der Anordnung verwendet wird. Die beim
vorherigen Aufbau verwendeten Federn 29 sind bei diesem
veränderten
Aufbau natürlich
nicht erforderlich.
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Obwohl die Funktionsweise dieses
Ausführungsbeispiels
der Erfindung die gleiche wie vorher beschrieben ist, ist der veränderte Aufbau
einfacher und wirtschaftlicher herzustellen. Durch Plazieren der
Stifte in die Endkappen und Verwendung der Verjüngung oder axial geneigten
Oberflächen
an der Keilleiste wird die Notwendigkeit vermieden, viele enge Toleranzen
einzuhalten.
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Das offenbarte Ausführungsbeispiel
ist stellvertretend für
eine derzeit bevorzugte Form der Erfindung, aber ist dazu gedacht,
eher illustrativ zu sein, als definitiv. Die Erfindung wird in den
Ansprüchen abgegrenzt.