TW201236801A - Device with a displaceable carriage and a linear guide - Google Patents

Description

201236801 六、發明說明： 【發明所屬之技彳椅領域】 發明領域 本發明涉及一種包括可移位的拖板(carriage)和線性引 導件的裂置。

【先斗椅;J 發明背景 存在有已知的以流體靜力學方式運行的線性引導件。 為此目的，設置有在壓力下保持潤滑劑的凹道。已經發現， 這種引導件易於受到干擾的影響，因此將難於將拖板保持 在特定位置。例如’如果拖板被用於加工工件，即使較小 的地面振動都會使得難於將拖板保持在特定位置，這因此 妨礙了精確加工。此外，在長引導件的情況下，可達到的 路徑精度是有限的。 DE 31 31 566 A1据述了一種線性引導件，該線性引導 件包括流體動力導軌和流體靜力導軌，該流體靜力導軌設 置成與流體動力導軌相對並因此向流體動力導軌施加載 荷。對這些導軌的設計並不進行詳細描述β 肛發明内容3 發明概要 本發明的目的是提出一種在技術領域部分中提到的裝 置類型，在所述裝置中，拖板能夠以改進的程度精確地移 動以及定位。 實現此目的裝置具有根據申請專利範圍第1項的所述 3 201236801 的特徵。其他的申請專利範圍描述了優選的實施方式、一 種磨床以及加工工件的用途。 根據本發明的裝置包括：帶有至少一個凹道的可移位 拖板，潤滑劑在壓力下保持在所述凹道中；以及島形表面， 所述島形表面用於產生作用於拖板的摩擦力。這使得能夠 提供流體動力滑道，對於該流體動力滑道而言，能夠通過 流體靜力減壓而調節摩擦力。通過此類型的引導件，拖板 能夠精確地移動和定位。 附圖說明 在下文中，將參考附圖，基於示例性實施方式更詳細 地描述本發明，在附圖中： 第1圖示出根據本發明的裝置的立體圖，其中該裝置具 有兩個進給軸線X和Z ; 第2圖示出第1圖中的裝置的拖板的仰視圖； 第3圖示出第2圖的細節圖； 第4圖示出第1圖的線性引導件的一部分的立體圖，其 中以局部截面圖示出拖板； 第5圖示出第4圖中的那一部分線性引導件的截面側視 圖；以及 第6圖示出根據第1圖的裝置的剖面側視示意圖。 I：實施方式3 具體實施方式 .第1圖示出具有加工台1的裝置，所述加工台1上設置有 拖板1 〇。所述拖板可以沿· ***個轴線--即’這裡為Z轴-- 201236801 移動，拖板的移動路徑由線性引導件20限定。在本示例中， 線性引導件20實施為被自由地支承的引導件，即，它沒有 被包繞，例如呈如第2圖所示的V-平面引導件，如第2圖所 示。也可設想其它的引導件，例如，僅為V形弓丨導件或僅為 平面引導件。 線性引導件20包括雨個引導廓形21和22，該引導廓形 21和引導廓形22沿移動軸線Z的方向延伸。各引導廓形21 和22實施為例如使得所述引導廓形與加工台形成為整體， 或以單獨的軌道的形式附連於加工台。用於移動拖板的 拖板驅動器5和拖板驅動器6設置在引導廓形21和引導廟形 22之間。在本示例中，拖板驅動5和拖板驅動琴6實施為 線性馬達的形式，該線性馬達包括：主要部分5，該主要部 分5安裝在拖板1〇的下側並包括電繞組；以及次要部分6 , 該次要部分6沿移動軸線Z的方向在引導廓形21和引導靡形 22之間延伸並設置有永磁體。可以通過給主要部分$中的繞 組提供適當的電流來產生移動場，從而由主要部分5在次要 部分6上施加推力並因此引起拖板1〇的移動。為了有效地耗 散線性馬達5和線性馬達6在其運行期間所產生的熱，可以 使用具有迴圈冷卻流體的冷卻系統，該冷卻系統可以與主 要部分5和/或次要部分6相接觸。 作為線性馬達5和線性馬達6的替代物，也可以使用用 於移動拖板10的其他驅動器——例如旋轉驅動器，比如具 有滾珠絲扛心軸的旋轉驅動器。 〇 第2圖示出拖板10的下側，未示出拖板驅動器的主要部 5 201236801 分5。拖板10具有兩個引導廓形11和12，引導廓形11和引導 廓形12突出於拖板10的下側並在移動時沿引導廓形21和引 導廓形22滑動。第一引導廓形11具有滑動面11a，該滑動面 11a中形成有凹槽13和凹槽16(參見第3圖中的詳細視圖）。第 一凹槽13沿移動軸線Z延伸並用作凹道以形成流體靜力減 壓滑道。第二凹槽16以“之’’字形沿滑動面11a在凹道13和引 導廓形11的内邊緣之間延伸。第二凹槽16用作潤滑劑槽， 以形成流體動力滑道。 第二引導廓形12具有兩個滑動面12a和12b，所述滑動 面12a和滑動面12b設置成按照引導廓形22的V形以一定角 度傾斜，並且滑動面12a和滑動面12b類似於滑動面11a而各 設置有凹槽14、15、17。形成在滑動面12a和滑動面12b中 的凹槽14和凹槽15沿移動軸線Z延伸，使得凹槽14和凹槽15 成直線排列，並且凹槽14和凹槽15用於形成類似於第一引 導廓形11上的凹道13的流體靜力凹道。形成在滑動面12a和 滑動面12b中的凹槽17具有沿滑動面12a和滑動面12b“之” 字形路徑並與第一引導廓形11上的潤滑劑槽16相似的潤滑 劑槽。 第4圖示出拖板10的詳細視圖，其中拖板10搁置於設置 在台座25上的引導廓形21上。廓形21具有基本沿水準方向 延伸的引導路徑，並包括第一引導路徑部分31、第二引導 路徑部分32和第三引導路徑部分33。 引導路徑部分31-33設計成基本為平的並具有以不同 方式構造的滑動路徑表面。

S 6 201236801 第一引導路徑部分31用作拖板10上的凹道13的封閉 物，如第5圖所示，其中第一引導路徑部分31設計成封閉的 並沿台座25的邊緣以連續的形式延伸。潤滑劑可以通過拖 板10中的適當的孔以及進給管線引入凹道13並可以在壓力 下安置於凹道13中。 第二引導路徑部分32設計成被島形部構造中斷。島形 部32也可以具有不同於在本文中示出的小塊的形狀。例如 可以設想單個的島形部或全部島形部32可以連接到第一引 導路徑部分31和/或連接到第三引導路徑部分33。島形部32 由用於接收潤滑劑的凹槽32a所圍繞（參見第5圖）。第二引導 路徑部分32用作用於滑動面11a的内部延伸有潤滑劑槽16 的部分的封閉物。 第三引導路徑部分3 3設計成封閉的並沿台座2 5的邊緣 以連續的方式延伸。兩個引導路徑部分31和33形成側部封 閉物，使得潤滑劑不會在側部處漏出。 V形引導廓形22按照第4圖中示出的引導廓形21來設 計，其中引導廓形22的兩個側面各具有呈引導路徑部分31 和引導路徑部分33形式的兩個引導路徑部分，並且在所述 兩個引導路徑部分之間設置有呈引導路徑部分32形式的結 構性引導路徑部分。 引導路徑分31-33由耐磨材料——例如塑膠——製成。 凹槽13-17可以在製造拖板10時例如通過銑削和/或模制來 形成。 下面，在下文中，將基於第5和6圖的示意圖對以上描 201236801 述的線性引導件20的功能進行猫述。由於兩個導軌 和12、2 2以相同的方式起作用，為了簡單起見，這裡將只 對一個導轨11、21的功能進行描述。 對引導件η和引導件21的^力Fn作用於拖板1〇上。 力Fn從以下方面獲得的：即源自拖板_品㈣重力和從 附加地作餘拖板的載荷⑽及從附加的預載荷。在本示例 中，此附加的預載荷由設計成線性馬達的拖板驅動器5和拖 板驅動器6的吸引力產生。也可以由其他裝置提供附加的預 載4，例如通過设置沿重力方向作用的附加流體靜力凹道 來提供附加的預載荷。 在拖板ίο的運行期間，凹道13填充有被置於壓力下的 流體潤滑劑’例如潤滑油。這使得產生了減壓力Fe(relie ving force)，該減壓力Fe反作用於法向力Fn並減輕拖板1〇上的載 荷。因此表面壓力被最小化。凹道13和引導路徑部分31因 此形成以流體靜力方式減壓的滑道。當移位元拖板1〇時， 在此引導區域中，僅在潤滑劑中產生摩擦力。相應的摩擦 力Fr’是可忽略的，即，Fr\〇。 在兩個引導路徑部分31和33之間也加有流體潤滑劑。 拖板10通過滑動面11a與第二弓丨導路徑部分32接觸。當移位 元拖板10時，在引導路徑部分32的凹槽32a中的潤滑劑的分 佈由潤滑劑槽16支持。大體上，滑動面lla和引導路徑部分 32形成流體動力滑道。在此弓丨導區域中，摩擦主要在剛性 表面lla和剛性表面32之間產生。相應的摩擦力^由法向力 Fn和減壓力Fe之間的差值給出：Fr=p(Fn_Fe)，其中μ是摩 201236801 擦係數。 大體上，由於流體靜力的和以流體動力方式支承的滑道 lla' 13、3卜 33’ 總摩擦力 即，ρ=ΡΓ，+ΡΐΊ.(ίίη_Ρε)__ 作用於拖板10上。 為了確保凹道13-15的精確地空氣流通，可以設想在拖 板10上設置喷嘴和/或節流閥，以允許潤滑劑連續地流動通 過凹道13-15。因此，由於較長停留時間而在凹道1315中的 空氣例如可以被排出。要對喷嘴和/或節流閥進行選擇使 得所述流能夠盡可能的小並使得可以在凹道1315中形成 足夠大的潤滑劑壓力。 第6圖示例性示出凹道13，該凹道13以流體連接的方式 (fluidically) —方面連接到進給管線45，另一方面連接到排 泄管46。進給管線45連接到用於產生潤滑劑壓力的外部裝 置。 總體上，可以得出以下結論：在本文中描述的線性引 導件20按照具有流體靜力減壓的流體動力引導件的原理起 作用。由於作用於減壓凹道13_15的壓力，降低了法向力Fn 並因此降低了拖板10與引導路徑部分32之間的摩擦力Fr。 線性引導件20可以設計成靜態系統，使得減壓值一旦 被設定就保持恒定。減壓力Fe的大小根據所提供的最小載 荷Q來設計’最小載荷Q設置成使得引導性能（guide qualities)和所需的硬度值得到保持。如果引導件2〇設計成 如在本示例中的被自由支承的引導件，則尤其需要確保拖 板10即使在最小載荷Q下仍牢固地停留在引導廓形21和引 9 201236801 導廓形22上。 減壓量（measure)可以由多種參數來限定，這些參數例 如為凹道13-15的數量、長度和寬度、凹道13·15在拖板1〇 上的位置以及凹道13-15中的潤滑劑壓力。可以根據這些參 數的選擇以不同方式對區域進行滅壓。這在例如載荷分佈Q 是不對稱的情況下是必須的，所述的情況與第6圖中所示的 情況相反，在第6圖中，箭頭Q表示恒定載荷分佈。 在本文中描述的線性引導件2〇提供以下優勢：拖板1〇 可以精確移動到特定位置並保持在那裡。已經確定的是： 基於線性引導件20產生的摩擦力巧對干擾因素具有緩解作 用。這些會例如通過拖板1〇上的載荷隨時間的變化而在内 部引起，或者例如由於地面振動而在外部引起。由於阻尼， 這些干擾因素對拖板1〇位置的變化沒有影響。因此就更易 於調節所述裝置，以此方式使得拖板丨〇保持在特定的位置。 將線性引導件設置為流體動力引導件和流體靜力引導 件的結合物具有以下優勢：線性引導件具有改進的硬度以 及改進的路㈣度，特別是當引導長度很長時是這樣。 如果將線性引導件5和線性引導件6設置成拖板驅動 器，則由線性引導件20確保這兩部分5和6之間的精確距 離’並且能夠精衫位拖板1G。另外，可以借助於線性馬 達5和線性馬達6產生高速度和加速度，並且因此拖板職 夠迅速地移動。 線性引導件20可以用於多種用途，特別是在被設計用 於加工—例如通過磨削—工件的機器上使用。例如， 201236801 在根據第1圖的示例中，具有工件主軸箱和尾架的工件夾具 例如可以安裝在拖板10上。第1圖示出可以沿X軸線移動的 另一個拖板10’，其中引導件20’設計成類似於線性引導件 20。例如，設計成類似於線性馬達5和線性馬達6的線性馬 達5’和線性馬達6’用作驅動器。例如，可轉動的研磨（砂）盤 可以安裝在第二拖板10’上。根據第1圖的裝置因此適合於 在磨床--特別是在外圓磨床--上使用，使得能夠精確 地加工工件。 本領域的技術人員可以在不超出由申請專利範圍限定 的本發明的範圍的情況下在前述描述的基礎上進行各種修 改。 例如，線性引導件20和線性引導件20’的確切幾何形狀 的實施方式可以被調整。例如，作為本文中示出的V平面引 導件的替代物，引導件也可以實施為單純的V引導件、單純 的平引導件或也可以實施為具有不同幾何形狀的引導件。 另外，可以設想在拖板10上設置島型引導路徑部分 32，並且可以將兩個引導路徑部分31和33設計成滑動面11a 的形式。形式為潤滑劑槽16的潤滑劑槽可以設置在此滑動 面内。 【圖式簡單說明】 第1圖示出根據本發明的裝置的立體圖，其中該裝置具 有兩個進給轴線X和Z ; 第2圖示出第1圖中的裝置的拖板的仰視圖； Λ 第3圖示出第2圖的細節圖； 201236801 第4圖示出第1圖的線性引導件的一部分的立體圖，其 中以局部截面圖不出拖板， 第5圖示出第4圖中的那一部分線性引導件的截面側視 圖；以及 第6圖示出根據第1圖的裝置的剖面側視示意圖。 【主要元件符號說明】

A 1...加工台 16...第二凹槽、潤滑劑槽 5...拖板驅動器 20、20’…線性引導件 5’...線性馬達 21、22...引導廓形 6...拖板驅動器 25...台座 6’...線性馬達 31...第一引導路徑部分 10...移動拖板 32...第二引導路徑部分 10’...第二拖板 32...島形部 11...第一引導廓形 32a··.凹槽 11a...滑動面 33...第三引導路徑部分 11a、12a、12b、32...第二滑道 45...進給管線 12...第二引導廓形 F···總摩擦力 12a、12b...滑動面 Fe...減壓力 13…第一凹槽 Fr’···摩擦力 13、31…第一滑道 Fn...法向力 13-15.··凹道 Q...載荷 14、15、17···凹槽 Z...移動軸線 12

Claims (1)

1. 201236801 七、申請專利範圍： 1. 一種裝置，包括： 可移位的拖板以及 用於引導所述拖板的線性引導件，所述線性引導件 包括用於形成第一滑道的第一引導路徑部分和用於形 成第二滑道的第二引導路徑部分，其中， 所述拖板包括至少一個凹道，以形成所述第一滑 道，所述凹道能夠沿所述第一引導路徑部分滑動，並且 潤滑劑能夠在壓力下保持在所述凹道中，以產生作用於 所述拖板上的減壓力，並且其中， 所述第二引導路徑部分包括島型表面，以形成作用 於所述拖板上的摩擦力，並且所述第二引導路徑部分設 置成使得當壓力介質保持在所述至少一個凹道中以產 生所述減壓力時，所述第一滑道減輕所述第二滑道上的 載荷。 2. 根據申請專利範圍第1項所述的裝置，還包括預載入裝 置，除了由所述拖板產生的重力外，還能夠借助於所述 預載入裝置在所述線性引導件上產生預載荷。 3. 根據前述申請專利範圍中任一項所述的裝置，還包括線 性馬達，作為用於使所述拖板移位的驅動器。 4. 根據前述申請專利範圍中任一項所述的裝置，其特徵在 於，所述第二引導路徑部分沿包括封閉表面的所述第一 引導路徑部分延伸，·和/或沿包括封閉表面的第三引導 路徑部分延伸。 13 201236801 5. 根據前述申請專利範圍中任一項所述的裝置，其特徵在 於，所述線性引導件包括滑動面，以形成所述第二滑 道，所述滑動面設置成與所述第二引導路徑部分相對並 優選地包括至少一個潤滑劑槽。 6. 根據申請專利範圍第5項所述的裝置，其特徵在於，所 述潤滑劑槽以“之”字形沿所述滑動面延伸。 7. 根據前述申請專利範圍中任一項所述的裝置，其特徵在 於，所述第一引導路徑部分和所述第二引導路徑部分設 置成彼此基本平行，優選地在基本同一平面内，並且/ 或者設置成能夠相對於彼此移動。 8. 根據前述申請專利範圍中任一項所述的裝置，其特徵在 於，所述島形表面設計成小塊的形式。 9. 根據前述申請專利範圍中任一項所述的裝置，其特徵在 於，所述拖板包括排放孔，潤滑劑能夠從所述至少一個 凹道通過所述排放孔流出。 10. 根據前述申請專利範圍中任一項所述的裝置，其特徵在 於，所述拖板包括兩個引導廓形，所述兩個引導廓形中 的每一個包括至少一個凹道。 11. 根據前述申請專利範圍中任一項所述的裝置，其特徵在 於，所述拖板能夠沿水準方向移動。 12. 根據前述申請專利範圍中任一項所述的裝置，其特徵在 於，所述線性引導件是被自由支承的引導件，並且/或 所述線性引導件包括兩個引導廓形，所述兩個引導廓形 t 中的每一個設計成平的引導件或V形引導件。 a 14 201236801 13. —種磨床，特別是/種外圓磨床，包括根據前述申請專 利範圍中任一項所述的裝置。 14. 根據申請專利範圍第1-12項中任一項所述的裝置用於 加工工件的用途、根據申請專利範圍第13項所述的磨床 用於加工工件的用途、或者根據申請專利範圍第1-12項 中任一項所述的裝置和根據申請專利範圍第13項所述 的磨床用於加工工件的用途。 15