JP5205367B2 - 静圧プロファイルレールガイド - Google Patents

Description

本発明は、ガイドレールの上で静圧式に支承可能なガイドキャリッジを備える静圧プロファイルレールガイドに関するものである。

ドイツ特許第３８３１６７６Ｃ１号明細書より、ガイドキャリッジがガイドレールの上で静圧式に支承されている静圧プロファイルレールガイドが公知となっている。ガイドレールは、その長軸に沿って延びる中心面と、この中心面に対して傾いて配置された、中心面の両方の長辺に配置された２つの上側の軸受面とを備えている。各々の上側の軸受面の下には、この上側の軸受面および中心面に対して傾いて配置された下側の軸受面が設けられている。このプロファイルレールガイドの横断面で見ると、ガイドレールの中心面に対して平行な仮想的な第１の直線と、上側の軸受面に対して平行な仮想的な第２の直線と、下側の軸受面に対して平行な仮想的な第３の直線とによる三角形が形成されている。この三角形では、第１および第２の直線の間で角度αが形成されている。さらにこの三角形では、第１および第３の直線の間で角度γが形成されている。

ガイドレールの頭部領域に設けられているこれら両方の上側および下側の軸受面の下には、ガイドレールの底部領域でその両方の長辺に２つの緊急走行面が設けられており、これらの緊急走行面は、頭部領域の下側の軸受面とともに最大９０°である角度βを区切っている。

ガイドレールの上に載置されたガイドキャリッジは、ガイドレールの上側および下側軸受け面と協働する、上側および下側の軸受面を同じく備えている。ガイドレールおよびガイドキャリッジのそれぞれの軸受面の間では、静圧を生成することができる圧力ポケットが形成されている。このような静圧は、ガイドレールの上でのガイドキャリッジの申し分のない支承を可能にする。

通常、ガイドキャリッジの背部は、たとえば機械部品などを取り付けるための取付面を備えている。機械部品は工具であってよく、またはそれ以外の任意のコンポーネントであってよい。こうした機械部品は、通常、背部の取付面へ載置するための平坦な載置面を有している。

このような種類の静圧プロフィルレールガイドの利用可能性は、ガイドキャリッジの脚部が、印加される負荷のもとで曲がって広がる可能性があることによって、限定されることがあり得る。その場合、圧力ポケットで生成される圧力クッションを状況によっては維持することができず、そのために、静圧プロフィルレールガイドの申し分のない動作が保証されないことになる。このような種類の問題は、たとえばガイドキャリッジの外側の比率を高くし、それによりガイドキャリッジの脚部をいっそう高い剛性にすることによって取り除くことができる。しかしそのような種類の改変は、プロファイルレール転がり案内部を静圧プロファイルレールガイドと交換することが可能でないという欠点と結びついている。ＤＩＮ６４５−１には、プロファイルレール転がり案内部の外側の幾何学形状が規定されている。公知の静圧プロファイルレールガイドは、現在普及しているプロファイルレール転がり案内部の代替物として利用することはできない。このような静圧プロフィルレールガイドの同等の負荷のときに申し分のない動作を保証するには外側の比率の改変が必要であり、その結果としてＤＩＮ６４５−１に準拠しなくなるからである。

本発明の課題は、申し分のない動作が保証されている、請求項１の前提部の構成要件に基づく静圧プロファイルレールガイドを提供することにある。

本発明によるとこの課題は、取付面がガイドレールの長手方向で見て凹面状に湾曲していることによって解決される。機械部品がこの取付面に取り付けられるとき、機械部品はたとえばねじで締め付けられる。このような機械部品の締付固定のもとで、このように凹面状に成形された取付面を平坦化することができ、こののような平坦化のもとで、背部それ自体がガイドキャリッジの長手中心軸に対して平行な曲げ軸を中心として屈曲し、その際に、両方の脚部の自由端が互いに近づくように若干変位する。機械部品がガイドキャリッジの取付面へしっかりとねじ止めされていれば、ガイドレールとガイドキャリッジの間の間隙寸法は軸受面の領域で非常に小さくてよく、たとえば５から１０μｍであってよい。しかし、このような静圧プロファイルレールガイドがたとえば１００ｂａｒの圧力で付勢されると、ガイドレールとガイドキャリッジの軸受面の間で押圧力が作用し、この押圧力は、ガイドキャリッジの両方の脚部をその初期応力に抗して曲げ広げる結果につながる。このような両方の脚部の反対方向への曲げ広げのもとで、たとえば２５μｍであってよい理想的な間隙寸法が生じる。このことは、想定される動作負荷のもとで静圧プロファイルレールガイドが不都合な応力を受けたときでも、ガイドレールとガイドキャリッジのそれぞれの軸受面の間の所望の間隙寸法を守れることを意味している。増大した間隙寸法が発生しないので、流体の望ましくない高い容積流量が生じることもない。こうした好ましい効果は、凹面状に成形されたガイドキャリッジの取付面によって可能となるものであり、この取付面は、ガイドキャリッジの脚部の望ましくない曲げ広がりと反対に作用する、ガイドキャリッジの背部へ的確に印加される初期応力を可能にする。本発明のプロファイルレールガイドによって、ガイドレールに沿って仮想される曲げ軸を中心とする背部の定義された湾曲が可能である。

換言すると、取付面がガイドキャリッジの長手中心軸の両側にそれぞれ１つの取付縁部または取付エッジを備えており、これらの間で取付面が沈降していることによっても本発明を表現することができる。上に説明したように機械部品がガイドキャリッジの上に載せられると、機械部品の平坦な載置面と、背部の沈降している取付面との間に間隔が生じる。そして、上に説明したように機械部品がガイドキャリッジと固定されると、背部の取付面は機械部品の平坦な載置面に向かう方向へ引っ張られる。背部の凹面状の取付面または沈降した取付面のこのような平坦化のもとで、上で説明したようにガイドキャリッジの両方の脚部が互いに近づくように変位する。

ガイドキャリッジは、機械部品をガイドキャリッジにねじ止めするために、その長手中心軸に沿って相前後して配置された複数のねじ穴を備えるか、または取付面の平面から突出するねじ付きシャフトを備えているのが好ましい。ねじ接合部で作用するねじ力は、取付エッジと長手中心軸の間の間隔にちょうど相当するレバーアームにより、ガイドキャリッジの両方の脚部のところで作用する。

本発明による静圧プロファイルレールガイドの申し分のない設計のために、両方の取付縁部またはエッジが配置されている第１の平面Ｅ１を定義するのが好都合な場合がある。そして沈降している取付面は、平面Ｅ１から間隔をおいた第２の平面Ｅ２に位置している。凹面状に成形された取付面の場合、この凹面状の取付面はこの平面Ｅ２と接している。そして、これら両方の平面Ｅ１およびＥ２の間の間隔は、ガイドキャリッジへの機械部品の取付けのもとで当該間隔がゼロに戻るように設定されている。すなわち、設定された間隔ｈによってストッパ寸法を定義することができ、それにより、このストッパまで到達した後、ガイドレールとガイドキャリッジの間の間隙寸法は、意図されるわずかな間隔を有することになる。本発明による静圧プロファイルレールガイドが圧力で付勢された後に初めて、これら両方の軸受面の間で所望の間隙寸法が成立する。

次に、全部で５つの図面に示された実施例を参照しながら、本発明について説明する。

図１から図５に示す本発明のプロファイルレールガイドは、ガイドレール２の上で静圧式に支承されたガイドキャリッジ１を含んでいる。ガイドレール２は、ガイドキャリッジ１のほうを向いた頭部区域と、ガイドレール２が上に取り付けられる、ここには図示しない機械部品のほうを向いた底部区域とを有している。ガイドレール２はその頭部区域に、プロファイルレールガイドの長軸に沿って中心面３を備えている。ガイドレール２は、ガイドレールに沿って配置された多数の貫通孔４を備えており、上に述べた機械部品へガイドレールを固定するためのここには図示しない固定ねじがこれらの貫通孔に設けられている。貫通孔４は、ガイドレール２の中心面３を貫通している。

ガイドレール１はその頭部区域に、２つの上側の軸受面５と２つの下側の軸受面６とを備えている。上側の軸受面５は平坦に構成されている。上側の軸受面は中心面３に対して傾いて配置されており、一方の上側の軸受面５は中心面３の一方の側に配置され、他方の上側の軸受面５は中心面３の他方の長辺に配置されている。下側の軸受面６は、上側の軸受面５の下に配置されている。これらの下側の軸受面６は、中心面３に対しても上側の軸受面５に対しても傾いて配置されている。

図２は、本発明による静圧プロファイルレールガイドを断面図として示している。ここに見られるように、中心面３はガイドレール２の底面７と平行に配置されており、この底面７は、ここには図示しない機械部品に対するガイドレール２の載置面である
中心面３に対して平行な仮想的な第１の直線Ｇ１と、上側の軸受面５に対して平行な仮想的な第２の直線Ｇ２と、下側の軸受面６に対して平行な仮想的な第３の直線Ｇ３は、三角形を形成している。この三角形では、第１および第２の直線Ｇ１およびＧ２の間で角度αが形成されている。角度γは第１および第３の直線Ｇ１，Ｇ３の間に形成されている。角度αは１０°から４５°以下の間の値であり、角度γは２０°から５５°以下の値に設定されている。第２および第３の直線Ｇ２，Ｇ３の交点では、最初に挙げた両方の角度αおよびγから純粋に計算で求めることができる角度δが形成されている。このような角度範囲により、一方では、ガイドレール２とガイドキャリッジ１における最善の力分布が設定される。他方では、提案されるこのような角度範囲のときに、ＤＩＮ６４５−１の設定事項を守ることができるようにガイドキャリッジとガイドレールの比率を設定できることが判明しており、この場合、本発明による静圧プロファイルレールガイドの荷重能力は同じ大きさのプロファイルレール転がり案内部に匹敵している。

さらに図２から見て取れるように、直線Ｇ１はガイドキャリッジ１の取付面８に対して平行な間隔をおいて配置されており、この取付面８の上にたとえば工具を載せてガイドキャリッジ１に取り付けることができる。この取付面８は、後で詳しく説明するように、本発明に基づいて凹面状に湾曲している。

ガイドキャリッジ１についての具体的事項をさらに図２から見て取ることができる。すなわちガイドキャリッジ１は、ガイドレール２を取り囲む背部９によって一体的に相互に結合された２つの脚部１０を有している。背部９は、一方では、ガイドレール２のほうを向いている側に２つの上側の軸受面１１を備えており、これらの軸受面はガイドレール２の両方の上側の軸受面５に向かい合うように、かつガイドレール２の上側の軸受面５と平行に配置されている。これらの上側の軸受面１１は反対方向へ傾いている。他方では、背部９はすでに述べた本発明に基づく取付面８を備えている。

さらに、ガイドキャリッジ１の各々の脚部１０は、ガイドレール２の下側の軸受け面６と向かい合うように、かつこれと平行に配置された下側の軸受面１２を備えている。両方の下側の軸受面１２は反対方向へ傾いており、上側の軸受面１１に対しても取付面８に対してもそれぞれ傾いて配置されている。

図３は、本発明による静圧プロファイルレールガイドの断面図を示しており、ここでの断面部分は、ガイドキャリッジ１とガイドレール２の上側および下側の軸受面５，６，１１，１２の間に形成された圧力ポケット１３，１４を示している。これら４つの圧力ポケット１３，１４の各々は、ここには図示しない独自の流量制御弁を備えている。

図２から見て取ることができるように、取付面８は凹面状に湾曲している。この本発明の実施例では、静圧プロファイルレールガイドの長手中心軸と平行に形成された追加の溝８ａが構成されている。しかしながら、ここに図示している凹面状に成形された取付面８を、これらの溝８ａなしで構成しただけでも十分である。

凹面状の取付面８は平面Ｅ１と接している。ガイドキャリッジの両方の長辺には取付エッジ１５が構成されており、ねじ止めされるべき機械部品がこれらの上にまず当接する。これら両方の取付エッジ１５は、平面Ｅ１と平行に配置された平面Ｅ２に位置している。これら両方の平面Ｅ１およびＥ２の間には間隔ｈが形成されている。

静圧プロファイルレールガイドの長手中心軸に沿って、ガイドキャリッジ１は複数のねじ穴１６を備えている。図１は、これらのねじ穴を斜視図で示唆して示している。ガイドキャリッジ１は、ここには図示しない機械部品と案内キャリッジ１とのねじ止めのもとで、背部９が当該機械部品に向かう方向へ湾曲するように設計されている。このことは、ガイドキャリッジと機械部品のねじ止め中に、これら両方の平面Ｅ１およびＥ２の間の間隔ｈがゼロまで減ることを意味している。取付面８が平坦化されると、下側の軸受面６の領域におけるガイドレール２およびガイドキャリッジ１のそれぞれの軸受面の間の間隙寸法Ｓが減少する。機械部品がガイドキャリッジ１とねじ止めされるとき、両方の脚部１０がその自由端で互いに近づくように変位するからである。

図４は、すでにガイドキャリッジ１としっかりねじ止めされて図示された機械部品１７とともに、本発明による静圧プロファイルレールガイドを示している。機械部品１７の載置面１７ａが設けられており、これにガイドキャリッジ１の取付面８が当接する。この図面から見て取れるように、これら両方の平面Ｅ１およびＥ２の間の間隔ｈはゼロにまで戻っている。さらに図４から見て取れるように、下側の軸受面６の領域における自由な脚部端の領域では間隙寸法Ｓが減少している。

図５に示す図面では、図４に示す本発明のプロファイルレールガイドが、たとえば１００ｂａｒの圧力で付勢されている。図５から見て取ることができるように、このような印加された圧力のもとで、本例では約２５μｍである理想的な間隙寸法Ｓが下側の軸受面の領域に生じている。図４の間隙寸法と比べたときのこのような間隙寸法の増大は、軸受間隙で生成される押圧力の結果として生じたものであり、この押圧力は脚部１０を押圧してこれを曲げ広げる。本発明による静圧プロファイルレールガイドは、動作圧力と動作負荷が生じたときの両方の脚部の曲げ広がりが、許容される間隙寸法Ｓに制限されるように設計されている。

図６は、ガイドキャリッジ１の取付面１８が平坦に施工されているにすぎない、従来式の静圧プロファイルレールガイドを示している。機械部品１７がガイドキャリッジ１としっかりねじ止めされると、静圧プロファイルレールガイドが無圧のときには、図６に図示するような意図される間隙寸法Ｓが生じる。そして従来式の静圧プロファイルレールガイドが圧力で付勢されると、ガイドキャリッジ１の両方の脚部１０が互いに離れるように湾曲する。このことは間隙寸法Ｓが増大することを意味しており、その様子は、図６ではガイドキャリッジの破線の図で示唆されている。しかしこのような間隙寸法Ｓの増大は、許容されない流体の高い容積流量をもたらしかねないという不都合がある。

本発明による静圧プロファイルレールガイドを示す斜視図である。 図１の本発明による静圧プロファイルレールガイドを示す断面図である。 本発明によるプロファイルレールガイドを示す別の断面図である。 機械部品が取り付けられた無圧のときの本発明のプロファイルレールガイドである。 図４に示す本発明のプロファイルレールガイドであり、ただし圧力で付勢されている。 公知のプロファイルレールガイドを示す断面図である。

符号の説明

１ ガイドキャリッジ
２ ガイドレール
３ 中心面
４ 貫通孔
５ 上側の軸受面
６ 下側の軸受面
７ 底面
８ 取付面
８ａ 溝
９ 背部
１０ 脚部
１１ 上側の軸受面
１２ 下側の軸受面
１３ 圧力ポケット
１４ 圧力ポケット
１５ 取付エッジ
１６ ねじ穴
１７ 機械部品
１８ 取付面

Claims (6)

1. ガイドレール（２）の上で静圧式に支承可能なガイドキャリッジ（１）を備える静圧プロファイルレールガイドであって、
   前記ガイドキャリッジ（１）は、
   背部（９）と、
   前記ガイドレール（２）が間に配置されて前記背部（９）と接続する２つの脚部（１０）と
   を有し、
   前記背部（９）は前記ガイドレール（２）と反対の方向の側に、機械部品（１７）を取り付けるための取付面（８）を有し、
   前記取付面（８）は、前記ガイドレール（２）の長手方向から見て凹面状に湾曲し、
   前記ガイドキャリッジ（１）の前記背部（９）は前記ガイドキャリッジ（１）の長手中心軸と平行な軸を中心として湾曲可能であり、
   前記背部（９）が湾曲したときに前記脚部（１０）の自由端の相互間隔は前記背部（９）の湾曲前よりも狭い、静圧プロファイルレールガイド。
2. ガイドレール（２）の上で静圧式に支承可能なガイドキャリッジ（１）を備える静圧プロファイルレールガイドであって、
   前記ガイドキャリッジ（１）は、
   背部（９）と、
   前記ガイドレール（２）が間に配置されて前記背部（９）と接続する２つの脚部（１０）と
   を有し、
   前記背部（９）は前記ガイドレール（２）と反対の方向の側に、機械部品（１７）を取り付けるための取付面（８）を有し、
   前記取付面（８）は、前記ガイドキャリッジ（１）の長手中心軸の両側にそれぞれ１つの取付エッジ（１５）を備え、これらの間で前記取付面（８）が沈降し、
   前記ガイドキャリッジ（１）の前記背部（９）は前記ガイドキャリッジ（１）の長手中心軸と平行な軸を中心として湾曲可能であり、
   前記背部（９）が湾曲したときに前記脚部（１０）の自由端の相互間隔は前記背部（９）の湾曲前よりも狭い、静圧プロファイルレールガイド。
3. 前記ガイドキャリッジ（１）の前記背部（９）は、前記機械部品（１７）を前記ガイドキャリッジ（１）にねじ止めするための、相前後して配置された複数のねじ穴（１６）または前記取付面（８）の平面から突出するねじ付きシャフトを備える、請求項１または２に記載の静圧プロファイルレールガイド。
4. 前記ガイドキャリッジ（１）の両方の長辺に沿って前記機械部品（１７）のためのそれぞれ１つの取付エッジ（１５）が設けられ、
   前記機械部品（１７）は、前記ガイドキャリッジ（１）の前記取付エッジ（１５）へ載せられるための平坦な載置面を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の静圧プロファイルレールガイド。
5. 前記両方の取付エッジ（１５）は共通の平面Ｅ２に配置され、
   前記平面Ｅ２と前記平面Ｅ２に対して平行に配置された平面Ｅ１との間の間隔（ｈ）が設定され、
   凹面状に湾曲した前記取付面（８）または前記取付エッジ（１５）の間で沈降している前記取付面（８）は、前記平面Ｅ１と接する、請求項４に記載の静圧プロファイルレールガイド。
6. 凹面状に湾曲した前記取付面（８）が平坦化されるとき前記両方の脚部（１０）はその自由な脚部端で互いに近づくように変位する、請求項１に記載の静圧プロファイルレールガイド。

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