DE4024686A1 - Lineare fuehrungsvorrichtung mit linearlagerung des rollentyps - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Translations­ führungsvorrichtung des Rollentyps mit Tranlations­ lagern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine lineare Führungsvorrichtung mit Linearlagerung des Rollentyps ist beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 59-1 95 224 offenbart. Diese Vorrichtung hat, wie Fig. 8 zeigt, eine axial verlaufende Führungsschiene 1, bei der drei von vier Außenflächen Führungsbahnflächen bilden, nämlich die Oberseite 1a und die beiden Seitenflächen 1b. Ein Gleitstück 2 mit einer umgekehrten U-Querschnittsform ist rittlings auf der Führungsschiene 1 befestigt und in axialer Richtung entlang der Führungsbahnflächen bewegbar. Das Gleitstück 2 hat an drei Innenflächen ausgesparte Abschnitte, die der Führungsschiene 1 gegen­ überliegen, wobei ein Parallelverschiebungslager bzw. Translationslager des Rollentyps 4 mit Rollenreihen 3 in jeden ausgesparten Abschnitt eingesetzt ist und die Rollen an den Führungsbahnflächen 1a oder 1b der Führungsschiene 1 abrollen.

Da das Gleitstück lediglich über die Translations­ lager rittlings auf der Führungsschiene befestigt ist, ergeben sich folgende Probleme:

• 1) Das Gleitstück neigt dazu, von der Führungsschiene abgezogen zu werden, insbesondere dann, wenn eine Hubkraft auf eine Maschine, an der das Gleitstück befestigt ist, ausgeübt wird, die das Gleitstück anhebt, oder wenn die Maschine zu einem anderen Einsatz gelangt, besteht die Gefahr, daß das Gleit­ stück von der Führungsschiene getrennt wird.
• 2) Wenn die Führungsschiene vertikal befestigt wird, kann die Vorrichtung nicht verwendet werden, so daß ihr Anwendungsbereich begrenzt ist.
• 3) Da das Gleitstück nur über die Rollenreihen in Kontakt mit der Führungsschiene steht, können die von der Maschine übertragenen Vibrationen nicht wirkungsvoll gedämpft werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine lineare Führungsvorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ein Herausgleiten des Gleit­ stücks vermieden und eine hochgradige Vibrationsdämpfung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße lineare Führungsvorrichtung mit Linearlagerung des Rollentyps enthält eine axial ver­ laufende Führungsschiene mit axialen Führungsbahnflächen an ihren Außenflächen, ein Gleitstück, das rittlings auf der Führungsschiene befestigt und in axialer Rich­ tung entlang der Führungsbahnflächen bewegbar ist und Linearlager des Rollentyps, die an Innenflächen des Gleitstücks, den Außenflächen der Führungsfläche gegen­ überliegend, befestigt sind, wobei die Linearlager Rollen­ reihen haben, die auf den Führungsbahnflächen der Führungsschiene abrollen.

Die Führungsschiene hat an einer Oberseite eine Haupt­ führungsbahnfläche für eines der Linearlager, die eine Hauptlast des Gleitstücks aufnimmt, ferner an beiden Lateralseitenflächen Unterführungsbahnflächen für zwei Linearlager des Rollentyps, die Lateralkräfte des Gleit­ stücks aufnehmen, und Nuten in den Lateralseitenflächen, die sich axial entlang den Unterführungsbahnen er­ strecken. An dem Gleitstück sind die Translationslager mit den unbegrenzt zirkulierenden Rollenreihen an Posi­ tionen befestigt, die der Hauptführungsbahn und den Unter­ führungsbahnflächen des Gleitstücks gegenüberliegen. Das Gleitstück enthält ferner vorspringende Abschnitte an Stellen, die den Unterführungsbahnen der Führungs­ schiene gegenüberliegen und die Gleitflächen haben, die in den Nuten in den Seitenflächen der Führungsschiene gleiten und die mit Dichtungen versehen sind.

Eines der Linearlager, das einer Unterführungsfläche der Führungsschiene gegenüberliegend angeordnet ist, kann mit einer Vorspannungseinrichtung versehen sein, um die Rollen gegen die Führungsbahnfläche vorzuspannen.

Die Vorspannungseinrichtung kann eine Vorspannungs­ einstellschraube haben, um die Vorspannung einzustellen.

Die vorspringenden Abschnitte des Gleitstücks, die gemäß der Erfindung mechanisch in die Nuten in den Seitenflächen der Führungsschiene eingreifen, dienen als Maßnahme zur Verhinderung eines Herausgleitens aus der Führungsschiene. Damit kann das Gleitstück unter keinen Umständen aus der Führungsschiene unerwünscht austreten, wodurch die Sicherheit erhöht ist. Zudem kann die Vorrichtung in vertikaler Anordnung verwendet werden.

Die Gleitflächen der Vorspannungsabschnitte dämpfen zudem die Vibrationen, die durch das Abrollen der Rollen hervorgerufen werden. Damit ist die Geräuschentwicklung gering.

Wenn zudem die Vorspannungseinrichtung zum Vorspannen der Rollen gegen die Gleitflächen angeordnet ist und die Rollen der Translationslager im voraus geeignet vorgespannt sind, sind Variationen im Verhalten des Gleitstücks wirkungsvoll verhindert, so daß die Ar­ beitsgenauigkeit der Vorrichtung weiter erhöht ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Er­ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungs­ form der Erfindung, wobei eine Endplatte entfernt ist;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Translations­ lagerung des Rollentyps gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Translationslagerung gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Vospannungs­ einrichtung der Fig. 1;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Vorspannungs­ einrichtung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung, wobei eine Endplatte ent­ fernt ist, und

Fig. 8 eine Querscnnittsansicht einer herkömmlichen linearen Führungsvorrichtung mit Linear­ lagerung des Rollentyps.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Haupt­ teils einer Ausführungsform der Erfindung. Eine Führungs­ schiene 11 hat einen quadratischen Querschnitt und er­ streckt sich in einer axialen Richtung, während ein Gleitstück 12 mit einem im wesentlichen umgekehrten U-förmigen Querschnitt rittlings auf der Führungsschiene 1 befestigt ist. Eine obere Fläche der Führungsschiene 11 bildet eine Hauptführungsbahnfläche 13 zur Aufnahme einer Hauptlast, die von oben nach unten auf die Haupt­ führungsbahnfläche 13 ausgeübt wird.

Unterführungsbahnflächen 14 befinden sich an beiden Seitenflächen der Führungsschiene 11, um Seitenlasten aufzunehmen. Außerdem erstrecken sich Nuten 15 axial in beiden Seitenflächen der Führungsschiene 11 an Zwischenstellen zwischen der oberen Fläche und einer Bodenfläche. In der dargestellten Ausführungsform haben die Nuten 15 einen rechteckigen Querschnitt.

An einer Innenseite des Gleitstücks 12 ist der Führungs­ schiene 11 gegenüberliegend eine Aussparung 16 ausge­ bildet, an deren Innenflächen ein Parallelverschiebungs­ lager bzw. Translationslager 20 eines Rollentyps mit Rollenreihen, die an der Hauptführungsbahnfläche 13 abrollen, und ein Paar Translationslager 21 eines Rollentyps mit Rollenreihen angeordnet sind, die an den beiden Unterführungsbahnflächen 14 abrollen.

Die Einzelheiten der Translationslager 20 und 21 des Rollentyps sind in den Fig. 2 bis 4 dargestellt. Jedes der rollenartigen Linearlager 20 und 21 enthält zwei Reihen von Rollen 22, die an der Hauptführungs­ bahnfläche 13 oder der Unterführungsbahnfläche 14 abrollen, ein Hauptteil 23 zur Aufnahme einer Last über die Rollen 22, zwei Endkappen 24 zur Ausbildung einer U-Kurve an den entgegengesetzten Enden des Haupt­ teils 23 und zwei Seitenplatten 25 zum Führen der Rollen 22. Somit kann jedes Translationslager eine geradlinige Bewegung des Gleitstücks 12 führen, ohne auf eine Bewe­ gungsstrecke beschränkt zu sein, wenn die Rollen 22 eine unbegrenzte Umlaufbewegung ausführen, während sie an dem Lager rollen. Da zudem ein ebenes Befestigungsteil 26 und eine Blattfeder 27 an den Seitenflächen jedes Linearlagers 20, 21 befestigt sind, fällt das Lager nicht aus der Aussparung 16 heraus.

Eine Befestigungsplatte 28 mit einer automatischen Zen­ trierfunktion und Federstifte 29 zur Befestigung eines Keilblocks 30, der weiter unten beschrieben wird, be­ finden sich an einer Oberseite des Hauptteils 23. In­ folge der automatischen Zentrierwirkung der Befestigungs­ platte 28 wird jede Rolle 22 mit derselben Last belastet.

Die zwei Linearlager 21 des Rollentyps mit Rollenreihen, die an den beiden Unterführungsbahnen 14 abrollen, sind so in der Aussparung 16 befestigt, daß sie die beiden Lateralseiten der Führungsschiene 11 zwischen sich auf­ nehmen , und zur Befestigung der Lager wird die Befesti­ gungsplatte 28 an einer Seite angebracht, während der in den Fig. 5 und 6 abgebildete Keilblock 30 an der anderen Seite angebracht wird. Der Keilblock 30 ist eine Vorspannungseinrichtung zum Vorspannen der Rollen 22 gegen die Führungsbahnfläche und so aufge­ baut, daß ein Keil 33, der an einem Hauptteil 32 mit einer geneigten Fläche 31 anliegt, sich vertikal be­ wegt, wenn eine Vorspannungseinstellschraube 34 ge­ dreht wird. Die Vorspannung, die tatsächlich auf das Translationslager 21 aufgebracht wird, wird im voraus geschätzt und so eingestellt, daß die Vorspannung selbst im belasteten Zustand nicht aufgehoben wird.

An den Unterflächen der beiden Seitenwände des Gleit­ stücks 12 sind mittels Schrauben B1 zwei Stahlplatten 41 befestigt, die sich über die gesamte Länge des Gleit­ stücks 12 erstrecken. Die inneren Randabschnitte der Stahlplatten 41 stehen in die Nuten 15 in den beiden Lateralseiten 11b der Führungsschiene 11 vor und bilden vorspringende Abschnitte 42. Auf eine Oberseite des vorspringenden Abschnitts 42 ist eine Kunststoffgleit­ beschichtung 43 mit einem kleinen Reibungswiderstand aufgebracht, um eine Gleitfläche 44 zu bilden. Die Gleitfläche 44 gleitet in Kontakt mit einer oberen Innenfläche der Nut 15 über die Kunststoffgleitschicht 43.

Außerdem ist ein Dichtungsteil 45 aus Gummi an einer Unterseite von jedem der vorspringenden Abschnitte 42 der Stahlplatte 41 mit einer Schraube B2 befestigt, das sich über die gesamte Länge des Gleitstücks 12 erstreckt. Ein Kopfende des Dichtungsteils 45 steht in Gleitkontakt mit der Innenfläche der Nut 15.

Endplatten 46 mit einer umgekehrten U-Form sind an den in Längsrichtung entgegengesetzten Enden des Gleit­ stücks 12 mittels nicht dargestellter Schrauben befestigt, die in Gewindebohrungen 47 eingeschraubt sind. Eine Ab­ streifdichtung 48 ist an einer inneren Randkante der End­ platte 46 befestigt und streift die Hauptführungsbahn­ fläche 13 und die Unterführungsbahnflächen 14 der Führungs­ schiene 12 ab.

Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Schraubenbohrung in einer Unterseite der Führungsschiene 11.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Vorrichtung beschrieben.

Bei dieser linearen Führungsvorrichtung mit Linearlager des Rollentyps ist das mit denLinearlagern 20 und 21 ver­ sehene Gleitstück 12 mit der Führungsschiene 11 so kom­ biniert, daß diese eine Einheit bilden. Daher braucht die Vorrichtung nicht vor der Benutzung zusammengebaut zu werden, sondern es ist lediglich erforderlich, die Führungsschiene 11 zu befestigen, womit die Montage­ präzision gewährleistet ist.

Bei der Befestigung der Führungsschiene 11 muß diese unter Verwendung der Schraubenbohrung 10 lediglich an einer vorgegebenen Basis festgeschraubt werden. Ein zu tragendes Bauteil wird unter Verwendung der Schrau­ benbohrung 12A an der Oberseite des Gleitstücks 12 be­ festigt. Wenn das Gleitstück 12 mit dem darauf be­ festigten Bauteil in einer axialen Richtung bewegt wird, laufen die Rollen 22 des Linearlagers 20 ständig um, während sie auf der Hauptführungsbahnfläche 13 ab­ rollen. Eine nach unten auf das Gleitstück 12 wirkende Last wird über das Translationslager 20 auf die Führungsschiene 11 abgetragen.

Beide Linearlager 21 sind im voraus mittels des Keil­ blocks 30 vorgespannt, so daß die Linearlager 21 eine hohe Stabilität und Festigkeit gewährleisten. Damit kann auch dann keine Lockerheit bzw. Spannungslosigkeit entstehen, wenn eine seitliche Kraft auf das Gleitstück 12 ausgeübt wird, und seitliche Roll- oder Gierbewegungen und dergleichen sind mit Sicherheit vermieden, so daß eine Bewegung mit hoher Genauigkeit erzielt wird.

Bei der Bewegung des Gleitstücks 12 gleiten dessen vor­ springende Abschnitte 42 in Kontakt mit den inneren Un­ terseiten der Nuten 15 der Führungsschiene 11 über die Gleitschichten 43, womit die vorspringenden Abschnitte 42 als Gleitführungen dienen. Auch die Dichtungen 45 gleiten in Kontakt mit den Innenflächen der Nuten 15. Die Gleitkontaktwiderstände der vorspringenden Ab­ schnitte 42 und der Dichtungen 45 erzeugen einen Vibra­ tionsdämpfungseffekt, so daß das Gleitstück 12 glatt und ruhig, unter Vermeidung von Geräuschen, bewegt wird.

Die vorspringenden Abschnitte 42 stellen sicher, daß das Gleitstück 12 nicht aus der Führungsschiene 11 herausgleiten kann. Damit kann das Gleitstück 12 nicht nur während der Betriebsdauer nicht aus der Führungs­ schiene 11 fallen, wodurch die Sicherheit erhöht ist, sondern dies gilt auch für das Umsetzen der Maschine an einen anderen Platz und für den Fall, daß ein Schlag infolge einer Kollision oder eines Erdbebens auf die Maschine ausgeübt wird. Außerdem ist die Führungsvor­ richtung nicht nur in horizontaler Anordnung betätigbar, wie dies die Zeichnungen zeigen, sondern auch in verti­ kaler Anordnung, wodurch der Anwendungsbereich ver­ größert ist.

Die Dichtungen 45 verhindern, daß Fremdkörper wie Staub oder dergleichen von der Unterseite des Gleitstücks 12 eintreten, wobei der Stand der Technik hierfür keine Maßnahmen vorsieht, wodurch die Staubdichtig keit ver­ bessert ist.

Die Nuten 15 in den beiden Seiten der Führungsschiene 11 dienen zudem als Staubabdeckungsführungsnuten, wenn eine weitere Staubdichtungsvorrichtung wie ein Falten­ balg oder eine Teleskopabdeckung befestigt werden. Die Nuten 15 verhindern das Herabfallen oder Anheben der Staubdichtungsabdeckung.

Die Dichtungen 45 können aus Kunststoff anstelle von Gummi bestehen.

Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Diese unterscheidet sich von der ersten Ausführungs­ form dadurch, daß Nuten 15A in den Lateralseiten einer Führungsschiene 11 eine V-Form haben, und daß vor­ springende Abschnitte 42A, die in die Nuten 15A ein­ greifen, geneigte Flächen haben.

Die Anordnung der anderen Teile und die Betriebsweise stimmen mit der ersten Ausführungsform überein.

Die Befestigungsplatte 28 und der Keilblock 30 können befestigt werden, wenn dies erforderlich ist.

Wie oben beschrieben, hat erfindungsgemäß die Führungs­ schiene an einer Oberseite eine Hauptführungsbahnfläche für ein Linearlager des Rollentyps zur Aufnahme einer Hauptlast des Gleitstücks, an beiden Lateralseiten­ flächen Unterführungsbahnflächen der Translationslager des Rollentyps zur Aufnahme von auf das Gleitstück ein­ wirkenden Seitenkräften sowie Nuten in den Lateral­ seitenflächen, die sich axial entlang der Unterführungs­ bähnen erstrecken. Das Gleitstück enthält Translations­ lager mit unbegrenzt zirkulierenden Rollenreihen, wobei die Lager an Stellen befestigt sind, die den Führungs­ bahnflächen des Gleitstücks gegenüberliegen. Das Gleit­ stück enthält ferner vorspringende Abschnitte, die den Unterführungsbahnen der Führungsschiene gegenüberliegen und die jeweils Gleitflächen haben, die in den Nuten der Lateralseitenflächen der Führungsschiene gleiten und mit Dichtungen versehen sind.

Die erfindungsgemäße Führungsvorrichtung hat den Vor­ teil, daß das Gleitstück in mechanischem Eingriff mit der Führungsschiene steht, so daß diese nicht aus der Führungsschiene austreten kann, wobei die Führungs­ vorrichtung in vertikaler Anordnung verwendbar ist. Außerdem ist eine Vibrationsdämpfungseinrichtung vor­ gesehen, so daß die Geräuschentwicklung gering ist, und die Bewegungsgenauigkeit ist hoch.

Wenn zudem eine Vorspannungseinrichtung zum Vor­ spannen der Rollen gegen die Führungsbahnfläche bei dem Translationslager vorgesehen ist, die einer der Unterführungsbahnflächen der Führungsschiene gegen­ überliegt, sind Variationen in der Stellung des Gleit­ stücks 12 verhindert, wodurch die Genauigkeit weiter verbessert ist.

Claims (3)

1. Lineare Führungsvorrichtung mit einer Linearlagerung des Rollentyps, mit einer Führungsschiene, die sich in axialer Richtung erstreckt und axiale Führungsbahn­ flächen an Außenseiten aufweist, einem Gleitstück, das rittlings auf der Führungsschiene sitzt und in axialer Richtung entlang der Führungsbahnflächen bewegbar ist, und mit Linearlagern des Rollentyps, die an Innen­ flächen des Gleitstücks den Außenflächen der Führungs­ schiene gegenüberliegend angebracht sind, wobei die Li­ nearlager Rollenreihen haben, die jeweils auf den Führungsbahnflächen der Führungsschiene abrollen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsschiene (11) an einer Oberseite eine Hauptführungsbahnfläche (13) für ein Translationslager (20) des Rollentyps aufweist, das eine Hauptlast des Gleitstücks (12) aufnimmt, wobei die Führungsschiene an beiden Lateralseitenflächen Unterführungsbahnflächen (14) für zwei Translationslager (21) des Rollentyps hat, die Lateralkräfte des Gleitstücks aufnehmen, sowie Nuten (15) in den Lateralseitenflächen, die sich axial entlang den Unterführungsbahnen erstrecken,
daß an dem Gleitstück die Linearlager mit unbegrenzt umlaufenden Rollenreihen an Stellen befestigt sind, die der Hauptführungsbahnfläche (13) und den Unter­ führungsbahnflächen (14) der Führungsschiene (11) gegenüberliegen, und
daß das Gleitstück (12) ferner vorspringende Abschnitte (42, 42A) an Stellen aufweist, die den Unterführungs­ bahnen der Führungsschiene gegenüberliegen, wobei die vorspringenden Abschnitte Gleitflächen haben, die in den Nuten (15, 15A) in den Lateralseitenflächen der Führungs­ schiene gleiten und mit Dichtungen (45) versehen sind.

2. Lineare Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Linearlager (21), das einer Unter­ führungsbahnfläche (14) der Führungsschiene (11) gegen­ überliegend befestigt ist, mit einer Vorspannungsein­ richtung (30) versehen ist, um die Rollen (22) gegen die Unterführungsbahnfläche (14) vorzuspannen.

3. Lineare Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinrichtung (30) eine Vorspannungs­ einstellschraube (34) aufweist, um die Vorspannung ein­ zustellen.