DE3309478C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine wälzkörpergelagerte Längsfüh­ rung. In Schlittenführungen von numerisch gesteuerten Werkzeugma­ schinen und Industrierobotern werden wälzkörpergelagerte Längsführungen zum linearen Führen der Schlittenteile einge­ setzt.

Bei üblichen wälzkörpergelagerten Längsführungen (vgl. z. B. die US-PS 42 96 974, 42 53 709 und 43 48 064) werden die Lager­ bahnen, die als Schlittenträgerteile dienen, jeweils an den Armen des Schlittens befestigt, an dem das Lagerteil angeordnet ist. Jede Lagerbahn ist mit einer durchgehenden Bohrung zum Rückführen von unbelasteten Kugeln ausgebildet, die einen Teil der endlosen Kugellaufbahn bildet.

Bei diesen bekannten Längsführungen müssen jedoch die er­ wähnten Rückführöffnungen in den Laufringen ausgebildet sein. Dies erfordert eine komplexe Bearbeitung, und es ist daher schwierig, die Längsführungen mit geringen Kosten her­ zustellen. Da ferner die Laufringe jeweils an den Armen des Schlittens mittels Schrauben befestigt sind, müssen sie in mehreren Bearbeitungsstufen getrennt angeordnet werden. In die Lagerbahnen müssen ferner Befestigungsbohrungen geschnitten werden. Da die Lagerbahnen abgeschreckt werden müssen, besteht ferner die Gefahr, daß sich in den Befestigungsbohrungen während des Abschreckens Risse ausbilden.

In der DE-OS 31 40 298 wird eine wälzkörpergelagerte Längs­ führung beschrieben, die einen im Querschnitt C-förmigen Schlitten aufweist, der in der Mitte eine Horizontalfläche bildet und zwei armförmige Teile hat, die durch Ausbildung von Aussparungen gebildet werden. In die Aussparungen sind Lagerbahnen eingepaßt, die Nuten zur Aufnahme von belasteten Kugeln an gegenüberliegenden Flächen haben. Ferner ist eine im wesentlichen trapezförmige Führungsschiene vorgesehen, die geneigte Flächen mit Nuten zum Abrollen der Kugeln hat. Dabei sind Bohrungen im Schlitten bzw. in den Lagerbahnen nötig, um die Teile der Längsführung im Bereich zwischen einem Bett und einem Schlitten festzulegen.

In der GB-OS 21 22 269 ist eine Lagereinheit mit einer Kugelumlaufeinrichtung offenbart, die eine größere Anzahl von zur Fixierung der belasteten Kugellaufbahnen im Inneren eines im wesentlichen C-förmigen Schlittens notwendigen Teilen umfaßt. Im Schlitten ist eine in Längsrichtung durchgehende Bohrung für den Kugelrücklauf vorgesehen.

Die DE-OS 24 54 525 betrifft eine wälzkörpergelagerte Längs­ führung mit einem Schlitten aus Aluminium. In diesem ist ein Käfig vorgesehen, der mehrere über seinen Umfang verteilte, in sich geschlossene Kugelführungsbahnen hat, wobei zur Ein­ stellung des Lagerspiels der Schlitten und der Käfig mit einem Längsschlitz und der Schlitten mit einem Spannmittel zum Verändern der Schlitzbreite versehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Längsführungen zu vermeiden. Insbesondere soll die Herstellung vereinfacht und damit kostengünstiger werden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Längsführung ermöglicht schnelle hin- und hergehende Bewegungen, da der Schlitten aus leichtem Ma­ terial hergestellt werden kann. Ferner kann die Führungs­ schiene am unteren Teil mit schrägen Flächen versehen sein, so daß die Führungsschiene leicht an der Bettung befestigt werden kann.

Die erfindungsgemäße Längsführung kann unter anderem die fol­ genden Bestandteile aufweisen: Einen im Querschnitt C-förmi­ gen Schlitten mit einer Aussparung, die durch eine Horizon­ talfläche der mittigen Innenseite des Schlittens und durch geneigte Flächen der oberen Innenseite der Arme definiert wird, wobei der Schlitten in den geneigten Flächen Führungs­ nuten für unbelastete Kugeln aufweist; ein Paar Lagerbah­ nen ist in die Aussparungen eingepaßt und weist in den zu der geneigten Fläche des Schlittens weisenden Flächen eine Führungsnut für unbelastete Kugeln und eine in den gegenüber­ liegenden Flächen gebildete Nut für belastete Kugeln auf; ein im Querschnitt trapezförmiges Befestigungsglied weist geneigte Flächen auf, die in Druckkontakt mit den geneigten Flächen der Laufringe stehen, in denen die Nuten für belastete Kugeln ausgebildet sind; das Befestigungsglied wird mit Hilfe eines Bolzens nach oben gezogen, der sich durch den Schlitten erstreckt und in eine Gewindebohrung im Befesti­ gungsglied eingeschraubt ist; die geneigten Flächen des Be­ festigungsgliedes werden gegen die geneigten Flächen der Lagerbahnen beim Anziehen des Bolzens angedrückt, so daß die Lagerbahnen in den Aussparungen des Schlittens befestigt wer­ den; eine im oberen Querschnitt trapezförmige Führungsschiene ist in den Raum eingepaßt, der durch das Befestigungsglied und die Lagerbahnen gebildet wird, wobei die Führungsschiene eine kugelumlaufende Nut in den geneigten Flächen aufweist, die zu den geneigten Flächen der Lagerbahnen weist; Führungs­ abdeckungen weisen eine Führungsnut auf und sind an dem vor­ deren und dem hinteren Ende des Schlittens befestigt, um die beiden Enden der Führungsnuten für unbelastete Kugeln, die Nuten für belastete Kugeln und die Nuten zum Drehen der Ku­ geln zu verbinden und so eine endlose Kugellaufbahn zu bil­ den.

Die erfindungsgemäße Längsführung weist unter anderem die folgenden Vorteile auf: Die endlosen Kugellaufbahnen können ohne Einschnitt der durchgehenden Bohrung in den Lagerbahnen hergestellt werden. Dies bedeutet, daß die erfindungsgemäße Längsführung keine die beim Stand der Technik üblichen Um­ kehrbohrungen für unbelastete Kugeln erfordert. Daher kann das Paar Lagerbahnen leicht am Schlitten befestigt werden, so daß die Lagerbahnen nicht beim Abschrecken reißen oder bre­ chen können. Der einfache erfindungsgemäße Aufbau reduziert die Herstellungskosten. Ferner kann das Gewicht des Lager­ körpers zur Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit reduziert werden.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Längsführung,

Fig. 2 und 3 eine Aufsicht bzw. eine Vorderansicht der Längsführung,

Fig. 4 einen Querschnitt mit mehreren Kugeln in der endlo­ sen Kugellaufbahn,

Fig. 5 eine Aufsicht einer zweiten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Längsführung,

Fig. 6 eine Vorderansicht der zweiten Ausführungsform,

Fig. 7 einen Querschnitt mit mehreren Kugeln in der endlo­ sen Kugellaufbahn und

Fig. 8 eine Teilschnittansicht einer dritten Ausführungs­ form der Längsführung auf der Führungsschiene.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 weist die Längsführung unter anderem folgende Bestandteile auf: Einen Schlitten 1, an dem ein zu transportierender, nicht dargestellter Aufbau befestigt werden kann; ein Paar Lagerbahnen 4 die in Aussparungen 3 eingepaßt sind; diese Aussparungen 3 sind in den beiden Armen 2 des Schlittens 1 ausgebildet; mittels eines Befestigungsgliedes 5 wird das Paar Lagerbahnen 4 an den Aussparungen 3 des Schlittens 1 befestigt; eine Führungs­ schiene 6 dient zum linearen Führen des Schlittens 1; an der vorderen und der hinteren Endfläche 7 des Schlittens 1 sind Führungsabdeckungen 9 befestigt, die einen Teil der endlosen Laufbahn für die Kugeln 8 bilden.

Der Schlitten 1 kann als Aluminiumdruckgußteil oder aus geformtem Kunstharz hergestellt sein. Der Schlitten hat gemäß Fig. 1 die Form eines seitlich liegenden "C". So weist der Schlitten 1 eine Horizontalfläche 10 an der inneren mittigen Fläche sowie geneigte Flächen 11 an der innere Oberseite der Aussparungen 3 der Arme 2 auf. In jeder geneigten Fläche 11 ist eine Führungsnut 12 für unbelastete Kugeln ausgebildet.

Ein Paar Lagerbahnen 4 ist in die Aussparungen 3 des Schlittens 1 eingepaßt. Die Paßflächen 13 der Lagerbahnen 4, die mit den geneigten Flächen 11 der Aussparungen 3 in Berührung stehen, weisen Führungsnuten 14 für unbelastete Kugeln auf. Die für unbelastete Kugeln vorgesehenen Führungsnuten 12 und 14 am Schlitten 1 bzw. an den Lagerbahnen 4 bilden Bohrungen in Richtung der Schlittenbewegung, in denen die Kugeln eingeschlossen sind und die einen Teil der endlosen Kugellaufbahn bilden. Auf der Oberfläche 15 der Lagerbahn 4 gegenüber der Oberfläche 13 ist eine Nut 16 für belastete Kugeln ausgebildet.

Das Befestigungsglied 5 ist im Querschnitt trapezförmig und weist geneigte Flächen 17 auf, die an die geneigten Paßflächen 15 der Lagerbahnen 4 angedrückt werden. Im Mittelteil des Befestigungsgliedes 5 sind in Längsrichtung mehrere Gewindebohrungen 18 vorgesehen, die untereinander einen bestimmten Abstand aufweisen. Das Befestigungsglied 5 wird mittels Gewindebolzen 20 durch die Bohrungen 19 des Schlittens 1 und den Gewindebohrungen 18 am Schlitten 1 befestigt, so daß die bei den Lagerbahnen 4 gleichzeitig an den Aussparungen 3 des Schlittens 1 fixiert werden. Durch Anziehen des Bolzens 20 wird somit des Befestigungsglied 5 nach oben zur Horizontalfläche 10 im Mittelabschnitt des Schlittens 1 gezogen, so daß die geneigten Flächen 17 des Befestigungsgliedes 5 allmählich gegen die geneigten Flächen 15 der Lagerbohnen 4 gedrückt werden.

Eine Führungsschiene 6 steht in Eingriff mit dem trapezförmigen Raum, der durch das Befestigungsglied 5 und die Lagerbahnen 4 gebildet wird; diese Führungsschiene 6 ist ebenfalls im Querschnitt trapezförmig. Die Führungsschiene 6 weist auf den zu den geneigten Flächen 15 der Lagerbahnen 4 weisenden geneigten Flächen 21 Nuten 22 auf, in denen sich die Kugeln drehen. Die kugelbelasteten Nuten 16 auf den geneigten Flächen 15 der Lagerbahnen 4 und die kugeldrehenden Nuten 22 auf den geneigten Flächen 21 der Führungsschiene 6 bilden einen Teil der endlosen Kugellaufbahn. Dieser Teil der endlosen Kugellaufbahn bildet im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Teil der endlosen Kugellaufbahn den Durchlaß, durch den die die Last aufnehmenden Kugeln 8 laufen.

Die Nuten 16 und 22, die den lastaufnehmenden Teil der endlosen Kugellaufbahn bilden, haben eine Tiefe, die etwa gleich dem Radius der Kugel 8 ist, um den Zwischenraum zwischen den Lagerbahnen 4 und der Führungsschiene 6 zu minimalisieren. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich die geneigten Flächen 21 hinter bis zum unteren Teil der Führungsschiene.

An der vorderen und der hinteren Endfläche 7 des Schlittens 1 sind Führungsabdeckungen 9 ausgebildet (vgl. Fig. 2 und 3), die Führungsnuten 23 gemäß Fig. 4 aufweisen. Die Führungsnuten 23 werden dadurch gebildet, daß man die beiden Enden der von den Kugen nicht belasteten Führungsnuten 12 und 14, der von den Kugeln belasteten Nuten 16 und der Nuten 22 zum Drehen der Kugeln miteinander gemäß Fig. 4 verbindet, um so eine endlose Kugellaufbahn zu bilden, in der mehrere Kugeln frei beweglich angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform werden vier Führungsabdeckungen 9 verwendet, wobei je ein Paar am vorderen und am hinteren Ende vorgesehen ist; diese Abdeckungen 9 werden durch Pressen hergestellt.

Gemäß Fig. 1 ist in dem einen Arm 2 des Schlittens 1 eine Gewindebohrung 24 ausgebildet, in die eine Schraube 25 eingeschraubt wird; dies dient zur Herstellung einer Vorspannung. Die Schraube 25 wird angezogen, um in seitlicher Richtung eine Last auf die Kugeln 8 auszuüben, die in den Nuten 16 und 22 laufen.

Nachstehend wird der Aufbau des unteren Teils der Führungsschiene 6 näher erläutert. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich die geneigten Flächen 21 nach unten zu dem Unterteil der Schiene 6. Wenn die Führungsschiene 6 an der Bettung 26 gemäß Fig. 3 befestigt wird, so wird eine der verlängerten, geneigten Flächen 21 gegen die geneigte Fläche 28 der Bettung 26 an der Stufe 27 angelegt, und die andere geneigte Fläche 21 kommt in Druckkontakt mit der geneigten Fläche 30 des Befestigungsgliedes 29. Das Befestigungsglied 29 wird mit Hilfe des Bolzens 31 an der Bettung 26 befestigt, so daß die Führungsschiene 6 an der Bettung 26 starr befestigt ist.

Bei diesem Aufbau ist es nicht erforderlich, eine durchgehende Bohrung in das Paar Lagerbahnen 4, die die Belastung aufnehmen, zu schneiden; vielmehr müssen die im Querschnitt halbkreisförmigen Führungsnuten 14 für unbelastete Kugeln lediglich auf den Flächen 13 ausgebildet sein. Diese halbkreisförmigen Nuten können leicht hergestellt werden. Ferner kann die Bearbeitungsgenauigkeit dadurch verbessert werden, daß man zunächst die Lagerbahn 4 abschreckt und dann in diese die Nuten schneidet. Da ferner das Paar Lagerbahnen 4 nicht getrennt mittels Schrauben, sondern gleichzeitig an den Aussparungen 3 des Schlittens 1 mit Hilfe eines einzigen Befestigungsgliedes 5 befestigt werden, ist der Befestigungsvorgang sehr einfach. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, Befestigungslöcher zu bohren, so daß beim Abschrecken keine Risse auftreten können. Da die Nuten 14 und 16 leicht mit hoher Genauigkeit hergestellt werden können, können sie auch bei fixierten Lagerbahnen leicht in die richtige Position mit hoher Genauigkeit gebracht werden.

Die im Querschnitt halbkreisförmigen Führungsnuten 12 sind auf der Innenfläche des Schlittens 1 ausgebildet. Diese Führungsnuten können leicht beim Herstellen des Schlittens 1 durch Druckgießen gebildet werden. Durch Reduzieren des Gewichts des Schlittens 1 ist es möglich, die Trägheit zu reduzieren und damit die Anlaufgeschwindigkeit des Schlittens zu verbessern. Dies bedeutet, daß die zum Erreichen der vorgegebenen Geschwindigkeit des Schlittens erforderliche Zeit reduziert werden kann. Dies ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Längsführung.

Da ferner keine Haltevorrichtung verwendet wird, ist die Tiefe der Nuten 16 und 22 relativ groß. Daher kann die erfindungsgemäße Längsführung große vertikale Belastungen aufnehmen; außerdem ist es möglich, eine nach oben gerichtete Belastung aufzunehmen.

Die Nuten 22 der Führungsschiene 6 können beim Bearbeiten ihrer äußeren Form eingeschnitten werden. Gemäß Fig. 3 ist die Führungsschiene mit Hilfe des Befestigungsgliedes 29 starr befestigt, so daß Befestigungsbohrungen in der Führungsschiene 6 nicht erforderlich sind; dadurch reduzieren sich die Herstellungskosten. Bei Ausnutzung der geneigten Flächen 21 der Führungsschiene 6 kann diese direkt in einfacher Weise an der Basisfläche der Bettung 26 befestigt werden. Wenn ferner die Führungsabdeckungen 9 durch Pressen hergestellt werden, können die Herstellungskosten weiter verringert werden.

Mit Hilfe der Vorspannung bei dieser Ausführungsform ergibt sich ein bestimmter Andruck der Kugeln. Dies erhöht die Steifigkeit und die Lebensdauer des Lagers, so daß man über einen langen Zeitraum eine leichte, lineare Führung sicherstellen kann.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine weitere Ausführungsform, wobei gleiche Bauteile wie bei den Fig. 2 bis 4 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht noch einmal erläutert werden.

Gemäß den Fig. 5 und 6 ist je eine Führungsabdeckung 33 am vorderen und hinteren Ende des Schlittens 1 angeordnet und bildet einen Teil der endlosen Kugellaufbahn. Die Führungsabdeckungen 33 werden vorzugsweise entweder durch Aluminium-Druckguß, Präzisionsguß oder Formen von Kunstharz hergestellt; dadurch werden ebenfalls die Herstellungskosten sowie die Anzahl der Bauteile reduziert.

Die Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform zum Befestigen der Führungsschiene 6 an der Bettung. In diesem Fall ist in der Bettung 26 eine Aussparung 34 vorgesehen, und der untere Teil der Führungsschiene 6 ist im Querschnitt rechteckig ausgebildet, so daß er in die Aussparung 34 paßt. Die Führungsschiene 6 ist mit einer oder mehreren Bohrungen 35 versehen, durch die sich Bolzen 36 zum Verschrauben mit der Bettung 26 erstrecken.

Claims (4)

1. Wälzkörpergelagerte Längsführung mit einem im Querschnitt C-förmigen Schlitten (1), der an seiner Innenseite mittig eine Horizontalfläche und zwei Arme hat, an deren Innnenseite Aussparungen (3) vorgesehen sind, die geneigte Flächen (11) am oberen Teil der Arme aufweisen, in denen Führungsnuten (12) für unbelastete Kugeln vorgesehen sind, mit zwei in die Aussparungen eingepaßten Lagerbahnen (4), die in gegenüberliegenden Flächen Nuten (16) für belastete Kugeln (8) haben, mit einer im Querschnitt oben trapezförmigen Führungsschiene, die geneigte und zu den geneigten Flächen (11) der Lagerbahnen weisende Flächen (13) mit Nuten (14) zum Abrollen der Kugeln (8) hat, und mit Führungsabdeckungen (9) mit einer Führungsnut (23), die an dem vorderen und hinteren Ende des Schlittens (1) derart angeordnet sind, daß die beiden Enden der Führungsnuten (12) für unbelastete Kugeln, der Führungsnuten (16) für belastete Kugeln (8) und der Nuten (14) zum Abrollen der Kugeln zur Bildung einer endlosen Kugelumlaufbahn für eine Mehrzahl von Kugeln verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Querschnitt trapezförmiges Befestigungsglied (5) mit einer geneigten Fläche (17) gegen die geneigten Flächen (15) der Lagerbahnen mit den Nuten (16) für die belasteten Kugeln andrückbar ist, daß das Befestigungsglied (5) im Mittelteil Gewindebohrungen (18) aufweist, die in Längsrichtung im Abstand angeordnet sind, und in die jeweils ein durch den Mittelteil des Schlittens (1) gehender Bolzen (20) geht, und daß beim Anziehen des Bolzens (20) die geneigten Flächen (17) des Befestigungsgliedes (15) gegen die geneigten Flächen (15) der Lagerbahnen zur Festlegung derselben in den Aussparungen (3) des Schlittens (1) andrückbar sind.

2. Längsführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (1) ein Aluminiumdruckgußteil oder ein geformtes Kunstharzteil ist.

3. Längsführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (1) eine Vorspanneinrichtung (24, 25) aufweist, bestehend aus einer Gewindebohrung (24) in einem Arm (2) des Schlittens (1) und einer Schraube (25), die zum Vorspannen der Längsführung mit Hilfe der Lagerbahnen (4) angezogen wird.

4. Längsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (6) geneigte Flächen (21) aufweist, die sich nach unten in den unteren Abschnitt erstrecken, und an einer Bettung (26) durch Andrücken einer der geneigten Flächen (21) gegen eine geneigte Stufenfläche (28) der Bettung sowie durch Andrücken der geneigten Fläche (30) eines Befestigungsgliedes (29) an die andere geneigte Fläche (21) der Führungsschiene (6) befestigt wird.