DE8506652U1 - Linearfuehrungseinheit - Google Patents

Description

Linearführungseinheit

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Die Erfindung betrifft eine Linearführungseinheit, insbesondere für ein Längenmeßgerät, mit einer langgestreckten Führungsschiene und einem längs der Führungsschiene verschiebbaren Schlitten.

Die Linearführungseinheiten eines aus der DE-PS 25 12 bekannten Zweikoordinaten-Längenmeßgeräts umfaßt eine senkrecht vom Tisch abstehende Führungssäule, an welcher ein Schlitten über pneumatisch gestützte Gleitlager verschiebbar geführt ist. An dem Schlitten ist senkrecht zur Verschieberichtung der Führungssäule ein Arm verschiebbar geführt, der an seinem freien Ende ein Tastflächenstück trägt. Die Stellung des Schlittens relativ zur Führungssäule und die Stellung des Arms relativ zum Schlitten wird jeweils mit einer Längenmeßeinrichtung erfaßt, die ein der Relativstellung entsprechendes Informationssignal an die numerische Steuerung der Werkzeugmaschine abgibt. Jede der Längenmeßeinrichtungen umfaßt einen Sensor, der einen an der Führungssäule bzw. dem Schlitten angebrachten Maßstab abtastet. Das Werkzeug ist für die Vermessung in einer tischfesten Werkzeugaufnahme gehalten.

Bei dem pneumatisch gestützten Gleitlager der bekannten Linearführungseinheit wird in das Gleitlager Preßluft eingeblasen, um dessen Reibung zu überwinden und den Schlitten leicht gängig verschieben zu können. Der zur Verbesserung der Gleiteigenschaften erforderliche Luftspalt verschlechtert allerdings die Führungsgenauigkeit.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Linearführungseinheit anzugeben, bei weicher ein Schütten hochpräzise an einer Führungsschiene geführt ist und trotzdem leicht gängig längs der Führungsschiene verschiebbar ist. Darüber hinaus soll die Linearführungseinheit im Gebrauch unempfindlich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Linearführungseinheit handelt es sich um eine hochpräzise Schiebeführung, die trotz der Präzisionsführungseigenschaften vergleichsweise leichtgängig ist und deshalb insbesondere bei einem Längenmeßgerät eingesetzt werden kann, bei dem es darauf ankommt, mehr oder weniger ruckfrei antasten zu können. Die Führungsschiene der Linearführungseinheit weist auf zwei einander gegenüberliegenden Längsaußenseiten je ein durch eine

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Längsnut in der Längsaußenseite gebildetes Führungsilächenpaar mit aufeinander zu weisenden und zum jeweils anderen Führungsflächenpaar hin V-förmig aufeinander zu verlaufenden Führungsflächen auf. Der längs der Führungsschiene verschiebbare Schlitten trägt beiderseits der Führungsschiene jeweils ein aus mehreren, in die Längsnut eingreifenden, drehbaren Rollen bestehenden Rollensatz, dessen Rollen den Schlitten an wenigstens drei voneinander im Abstand angeordneten Steilen längs des Führungsfiächenpaars abrollbar an diesem abstützen. Die Rollen eines der beiden Rollensätze sind an schlittenfesten Lagern gelagert, während die Rollen des anderen Rollensatzes an einem Paßstück gelagert sind, welches an schlittenfesten Paßflächen auf die ihm zugeordnete Längsnut zu verschiebbar, quer dazu jedoch fest geführt ist. Zwischen dem Paßstück und dem Schlitten ist eine das Paßstück auf die ihm zugeordnete Längsnut zu vorspannende Feder eingespannt. Die Führungsflächen liegen jeweils geschützt innerhalb der Längsnut. Die Rollen führen den Schlitten kippfest an der Führungsschiene, wobei die Feder ümstandsspiel zwischen den Rollen ausgleicht.

Das Paßstück ist bevorzugt an zwei in Längsrichtung d-?r Führungsschiene im Abstand voneinander angeordneten, zylindrischen Paßstiften des Schlittens verschiebbar geführt, da derartige Paßstifte präzise gefertigt und eingesetzt werden können. Zum Einstellen der Federkraft, ist die Feder bevorzugt über eine Einstellschraube an dem Schlitten abgestützt. Bei der Feder handelt es sich zweckmäßigerweise um eine Tellerfeder oder ein Tellerfederpaket, um hinreichend große Federkräfte erzeugen zu können.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt: 35

Figur 1 eine Seitenansicht eines zum Vermessen von Werkzeugen und Werkstücken geeigneten Zweikoordinaten-Längen-

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- 4 meßgeräts;

Figur 2 eine Draufsicht auf das Längenmeßgerät;

Figur 3 eine Schnittansicht einer bei dem Meßgerät der Figur 1 verwendbaren Linearführungseinheit, gesehen quer zur Verschieberichtung entlang einer Linie III-III in Fig. 5;

Figur 4 eine Schnittansicht der Linear-Führungseinheit gesehen quer zur Verschieberichtung entlang einer Linie IV-IV in Figur 5 und

Figur 5 eine teilweise Seitenansicht der Linearführungseinheit.

Das Zweikoordinaten-Längenmeßgerät erlaubt die Vermessung von Steilkegelwerkzeugen für die Voreinstellung numerisch gesteuerter Werkzeugmaschinen sowie das Vermessen von beispielsweise auf diesen Maschinen hergestellten Werkstücken. Es umfaßt einen im wesentlichen rechteckförmigen stabilen Tisch 1 mit einer geschliffenen, ebenen oberen Fläche 3, der auf einstellbaren, schwingungsdämpfenden Gummifüßen 5 steht. Entlang eines der beiden Längsränder des Tisches 1 erstreckt sich eine erste Linearführungseinheit 7. Die Linearführungseinheit 7 umfaßt eine durch Flansche 9 an ihren beiden Enden am Tisch 1 befestigte Führungsschiene 11, längs der ein Schlitten 13 mittels eines Reibradantriebes 15 verschiebbar ist. Senkrecht zur Verschieberichtung der Linearführungseinheit 7 erstreckt sich eine zweite Linearführungseinheit 17. Die Linearführungseinheit 17 umfaßt eine senkrecht zur Tischebene 3 sich erstreckende Führungsschiene 19, längs der ein Schlitten 21 mittels eines Reibradantriebes 23 verschiebbar ist. Die Führungsschiene 19 ist mit ihrem einen Ende an dem Schlitten 13 befestigt und steht im übrigen freistehend ab.

Die Führungsschiene 11 der Linearführungseinheit 7 trägt eine Meßskala 25, die von einem in den Fig. 1 und 2 nicht näher dargestellten Meßkopf einer Längenmeßeinrichtung abgetastet wird. Die Längenmeßeinrichtung ist herkömmlich ausgebildet und liefert ein der Relativstellung zwischen dem Schlitten 13 und der Führungsschiene 11 direkt proportionales Signal, welches in Längeneinheiten an einem Anzeigegerät angezeigt und/oder unmittelbar zur Vorei«- stellung der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine abgegeben wird. Der Nullpunkt der Längenmeßeinrichtung kann auf elektrischem Wege willkürlich vorgegeben werden. Die Linearführungseinheit ist in entsprechender Weise aufgebaut, wobei ein an dem Schlitten 21 gehaltener Meßkopf eine an der Führungsschiene 19 angebrachte Meßskala 27 abtastet. Die Führungsschienen 11, 19 sind beiderseits der Schlitten 13, 21 durch Faltenbälge 29, 31 vor Verschmutzen und Beschädigung geschützt.

Von dem Schlitten 21 steht im wesentlichen senkrecht zu den Verschieberichtungen der Linearführungseinheiten 7, 17 ein über die Tischfläche 3 reichender Arm 33 freitragend ab. In einem Lagerflansch 35 am freien Ende des Arms 33 ist ein Kopf 37 um eine zu den Verschieberichtungen der Linearführungseinheiten 7, 17 senkrechte Drehachse drehbar, aber axial verschiebbar gelagert. Der Kopf 37 trägt hierzu eine den Lagerflansch 35 durchsetzende Achse 39 und wird von einer die Achse 39 umschließenden dchraubendruckfeder 41 gegen die schlittenferne Stirnfläche des Lagerflansches 35 gespannt. Die Schraubendruckfeder 41 ist hierzu zwischen einem am freien Ende der Achse 39 angebrachten Widerlagerkopf 43 und dem Lagerflansch 35 eingespannt. Der Kopf 37 trägt, mittels einer Rändelschraube 45 abnehmbar befestigt ein Längen-Tastmeßgerät 47, dessen Taster 49 senkrecht zur Drehachse des Kopfs 37 federnd verschiebbar ist. Der Kopf 37 ist mittels einer Index-Rasteinrichtung, welche aus wenigstens einer axial abstehenden Nase 51, beispielsweise des Kopfs 37 und

mehreren komplementären Aussparungen 53 besteht, in vorbestimmten Drehstellungen arretierbar, in welchen die Verschieberichtung des Tasters 49 parallel zur Verschieüerichtung der Linearführungseinheit 7 bzw. der Linearführungseinheit 17 verläuft. Der federnde Taster 49 des Tastmeßgeräts 47 gleicht Stellungsfehler der Schlitten 13, 21 beim Antasten des Werkzeugs bzw. Werkstücks mit im wesentlichen konstanter Tastkraft aus. Der Stellungsfehler wird angezeigt und beim Meßergebnis der Linearführungseinheiten rechnerisch berücksichtigt. Das Tastmeßgerät 47 ist bevorzugt als elektrisches Meßgerät ausgebildet, welches ein die Relativstellung des Tasters 49 zum Schlitten 21 repräsentierendes Längeninformationssignal abgibt. Die Korrektur der Längenmeßinformation der Linearführungseinheit 7 bzw. 17 kann dann selbsttätig dur'ih eine Rechenschaltung erfolgen. An dem Arm 33 kann ferner ein beispielsweise durch die Nase 51 des Kopfs gesteuerter Steuerschalter 55 vorgesehen sein, der die Drehstellung des Kopfs 37 erfaßt und ein die Koordinatenrichtung der Messung repräsentierendes Steuersignal zur Steuerung der Meßwertanzeige bzw. der Werkzeugmaschine abgibt.

An dem Tisch 1 ist ein Drehaufnahmekopf 57 mit einem nach oben offenen Aufnahmekonus 59 für den Steilkegelschaft eines Werkzeugs 61 um eine zur Verschieberichtung der Linearführungseinheit 17 parallele, zur Tischebene 3 senkrechte Drehachse drehbar gelagert. Mittels eines Arretierstifts 63 ist der Drehaufnahmekopf 57 in vorbestimmten Drehstellungen fixierbar. Der Drehaufnahmekopf 57 durchsetzt den Tisch 1 und ist mit Präzisionskugellagern 65 gelagert. Auf der Unterseite des Tisches 1 trägt der Drehaufnahmekopf 57 ein Handrad 67, welches über eine nicht näher dargestellte Gewindespindel eine bei 69 angedeutete Spannzange axial verstellt. Die Spannzange 69 greift in üblicher Weise am Kopf des Steilkegelschafts an und wird über Teilflächen zum Einziehen des

Steilkegelschafts in den Aufnahmekonus 59 geöffnet bzw. geschlossen. Während des Einziehens bzw. Freigebens des Steilkege'lschafts ist der Drehaufnahmekopf 57 arretiert. Nach dem Lösen des Arretierstifts 63 kann das Werkzeug zum Messen seiner Rundlaufeigenschaften mittels des Handrads 67 gedreht werden.

Der Taster 49 ist so zum Drehaufnahmekopf 57 ausgerichtet, daß sich seine Tastspitze in jeder Stellung der Schlitten 13, 21 und in jeder Drehstellung des Kopfs 37 in ein und derselben Ebene bewegt, in der auch die Drehachse des Drehaufnahmekopfs 57 liegt.

Der Tisch 1 trägt eine senkrecht zu den Verschieberichtungen der Linearführungseinheiten 7, 17 verlaufende, über die Tischfläche 30 erhebende Anschlagschiene 71, die das Ausrichten von Werkstücken bei der Längenmessung erleichtert. In Fig. 1 ist zusätzlich ein Adapter 73 mit einem Steilkegelschaft 75 dargestellt, über welchen Drehstahlhalter 77 in den Aufnahmekonus des Drehaufnahmekopfs 57 eingesetzt werden können.

Der Kopf 37 trägt zusätzlich zu dem Tastmeßgerät 47 eins mittels einer Rändelschraube lösbar befestigte Reißnadel 2S 79 für präzisionsvermessene Anreißaufgaben.

Die Flg. 3 bis 5 zeigen Einzelheiten der Linearführungseinheiten 7 bzw. 17. Die Führungsschienen 11 und 19 sowie die zugehörigen Schlitten 13 bzw. 21 sind gleichartig aufgebaut, so daß im folgenden lediglich Einzelheiten der Linearführungseinheit 7 erläutert werden. Die Führungsschiene 11 ist als Profilschiene ausgebildet und hat einen im wesentlichen rechteckförmigen Grundumriß. In den beiden schmalen Längsseiten der Führungsschiene sind einander gegenüberliegend zwei in Längsrichtung sich erstreckende Längsnuten 81, 83 eingearbeitet, deren aufeinander zu gerichtete Seitenflächen 85 bzw. 87 symme-

trisch zu gemeinsamen Längsmittelebene der beiden Längsnuten 81, 83 V-förmig aufeinander zu geneigt sind. Der Schlitten 13 hat Kastenprofil und umschließt die Führungsschiene 11. In einer die Nut 81 überdeckenden Seitenwand 89 des Schlittens 13 sind vier Präzisionsrollen 91 angeordnet, die mit paarweise paralleler Drehachse jeweils paarweise und im Abstand voneinander an den Führungsflächen 85 anliegen.

Zwischen der zur Seitenwand 89 gegenüberliegenden Seitenwand 93 des Schlittens 13 und der Längsnut 83 ist ein Paßstück 95 in Richtung der gemeinsamen Längsmittelebene der Längsnuten 81, 83 senkrecht zur Verschieberichtung beweglich angeordnet. Das Paßstück 95 trägt ebenfalls vier Präzisionsrollen 97, die entsprechend den Präzisionsrollen 91 zu den Führungsflächen 87 ausgerichtet sind. Das Paßstück 95 ist an zwei in Verschieberichtung im Abstand voneinander angeordneten, zylindrischen Paßstiften präzise geführt. Wie am besten Fig. 4 zeigt, ist zwischen einem Druckteller 101 einer die Seitenwand durchsetzenden Einstellschraube 103 ein Tellerfederpaket 105 eingespannt, welches das Paßstück 95 zwischen die Führungsflächen 87 drückt. Da die Führungsflächen 85 einerseits und 87 andererseits gegensinnig verjüngen, wird jedes Spiel zwischen dem Schlitten 13 und der Führungsschiene 11 federnd ausgeglichen. Da die Führungsflächen 85 und 87 innerhalb der Führungsschiene 11 liegen sind sie vor Beschädigung geschützt.

Die Längenmeßskala 25 (Fig. 2) ist an einer Skalenschiene 107 angebracht, die ebenfalls geschützt in einer Längsnut 109 an einer Breitseite der Führungsschiene 11 untergebracht ist. Bei 111 ist der die Skalenschiene 107 abtastende, mit dem Schlitten 13 verbundene Meßkopf dargestellt.

Fig. 3 zeigt ferner Einzelheiten des Reibrollenantriebs 15. Dieser umfaßt eine an dem Schlitten 13 über eine Achse 112 gelagerte, mittels eines Handrads 113 drehbare Reibrolle 115 aus gummielastischem Material. Die Reibrolle 115 liegt aufgrund geeignet gewählter Abmessungen mit radialer Vorspannung an einer Abrollfläche 117 der Führungsschiene 11 an. Durch die Vorspannung wird eine Abplattung und damit eine gewisse selbsthemmende Wirkung erzielt. Anstelle des Reibrollenantriebs kann jedoch auch ein Zahnstangenantrieb oder ein Spindelantrieb verwendet werden.

Claims (6)

Patentanwälte Di^I.-Fng. R'^BicKmimf,' Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.WEICKMANN, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, D1PL.-PHYS. Dr. J. Prechtel LAhe 8000 MÖNCHEN 86 /■ Π3ΓΖ 1985 POSTFACH 860 820 MDHLSTRASSE 22 TELEFON (P 19)9103 52 TELEX 5 22 421 TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÖNCHEN Franz Haimer Weiherstraße 21 D-8894 Igenhausen Linearführungseinheit Schutzansprüche

1. Linearführuigseinheit, insbesondere für ein Längenmeßgerät, mit einer langgestreckten Führungsschiene (11) und einem längs der Führungsschiene (11) verschiebbaren Schlitten (13), dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (11) auf zwei einander gegenüberliegenden Längsaußenseiten je ein durch eine Längsnut (81, 83) in der Längsaußenseite gebildetes Führungsflächenpaar (85, 87) mit aufeinander zu weisenden und zum jeweils anderen Führungsflächenpaar hin V-förmig aufeinander zu verlaufenden Führungsflächen aufweist, daß der Schlitten (13) beiderseits der Führungsschiene (11) jeweils einen aus mehreren, in die Längsnut eingreifenden drehbaren Rollen (91, 97) bestehenden Rollensatz trägt, dessen Rollen (91, 97) den Schlitten (13) an wenigstens drei voneinander im Abstand angeordneten Stellen längs des Führungsflächenpaars (85, 97) abrollbar an diesem abstützen, daß die Rollen (91) eines der beiden Rollensätze an schlittenfesten Lagern gelagert sind und die Rollen (97) des anderen Rollensatzes an einem Paßstück (95) gelagert sind, welches an schlitten-

festen Paßflächen (99) auf die ihm zugeordnete Längsnut (83) zu verschiebbar, quer dazu jedoch fest geführt ist und daß zwischen dem Paßstück (85) und dem Schlitten (.13) eine das Paßstück (85) auf die ihm zugeordnete Längsnut (83) zu vorspannende Feder (105) eingespannt ist.

2. Linearführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuhrungsflächen der Führungsflächenpaare (85,

87) symmetrisch zu einer gemeinsamen Längsebo/ne der Führungsschiene (11) verlaufen.

3. Linearführungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Paßstück (85) an zwei in Längsrichtung der Führungsschiene (11) im Abstand voneinander angeordneten, zylindrischen Paßstiften (99) verschiebbar geführt ist.

4. Linearführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (105) als Tellerfeder oder Tellerfedersatz ausgebildet ist und über eine Einstellschraube (1031 an dem Schlitten (13) abgestützt ist.

5. Linearführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rollensatz vier im Abstand voneinander angeordnete Rollen (91, 97) aufweist und daß die Feder (105) zwischen den vier Rollen (97) des Paßstückes (85) an diesem angreift.

6. Linearführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schlitten (13) eine Achse (112) drehbar gelagert ist, die drehfest ein zumindest im Bereich seines Umfangs aus gummieJ.aslischem Material bestehendes, längs der Führungsschiene

(11) an dieser abrollbares Reibrad (115) sowie ein Handrad (113) trägt, wobei der Abstand der Achse von der
Führungsschiene (11) so bemessen ist, daß sich aufgrund der Flächenpressung des gummielastischen Materials eine Selbsthemmung des Schlittens (13) 'relativ zur Führungsschiene (11) ergibt.