DE3714692A1

DE3714692A1 - PINOLE FOR A LINEAR UNIT

Info

Publication number: DE3714692A1
Application number: DE19873714692
Authority: DE
Inventors: Horst-Dieter Dipl Ing Lange
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-05-02
Filing date: 1987-05-02
Publication date: 1988-11-10
Also published as: WO1988008772A1

Abstract

A light, very rigid spindle sleeve can be manufactured economically in small series with low investment, energy and material costs. The spindle sleeve comprises a thin-walled hollow core (10) made of metal and/or plastic and an envelope (11) made of polymer concrete which surrounds the core (10) and is delimited frontally by two end plates (12). The spindle sleeve is manufactured by casting and requires no subsequent finishing.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Pinole für eine Lineareinheit, insbesondere für eine Lineareinheit in Handhabungsgeräten der industriellen Fertigung, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The invention is based on a quill for one Linear unit, especially for a linear unit in Handling devices of industrial production, which in Preamble of claim 1 defined genus.

Lineareinheiten oder Linearachsen dienen dazu, in Fertigungsstraßen oder an Montagebändern eine Vielzahl von Handhabungen auszuführen, so z.B. das Greifen und Verschieben von Gegenständen, das Durchführen von Messungen, das Bearbeiten von Werkstücken etc. Die hierzu in einem maschinenfesten oder selbst verschieblichen Halter längsverschiebbare Pinole, auch Werkzeugträger genannt, trägt dabei das Greif- oder Meßwerkzeug oder sonstige Handhabungsgeräte. Da die Verschiebegeschwindigkeit der Pinole vergleichsweise hoch ist, ist es erforderlich, die Masse der Pinole möglichst klein zu halten, damit deren Bewegungen prompt und wirksam gedämpft werden können. Dabei darf die Steifigkeit der Pinole aber nicht beeinträchtigt werden.Linear units or linear axes are used in Production lines or on assembly lines a variety of To carry out operations, e.g. grasping and Moving objects, taking measurements, the processing of workpieces etc. machine-fixed or even movable holder longitudinally movable quill, also called tool carrier, carries the gripping or measuring tool or other Handling equipment. Because the shift speed of the Quill is comparatively high, it is required that Keep the weight of the quill as small as possible, so that Movements can be dampened promptly and effectively. Here but must not affect the rigidity of the quill will.

Eine bekannte Pinole der eingangs genannten Art (DE-GM 86 01 444) ist zur Erfüllung dieser Forderungen aus Stahl, Aluminium oder Aluminiumlegierungen hergestellt. Die Lagerflächen sind als separate Bänder aus verschleißfestem Werkstoff, z.B. Stahllegierung, am Metallkörper befestigt.A known quill of the type mentioned (DE-GM 86 01 444) is out to meet these requirements Steel, aluminum or aluminum alloys are manufactured. The Storage areas are made of wear-resistant as separate strips Material, e.g. Steel alloy, attached to the metal body.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Pinole mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat neben den geforderten Eigenschaften des geringen Gewichtes und der hohen Steifigkeit den Vorteil der wirtschaftlichen Fertigung auch bei Kleinserie und der niedrigen Investitions-, Energie- und Materialkosten bei der Herstellung. Die Pinole zeigt eine gute chemische Beständigkeit und eine gute thermische Formbeständigkeit. Sie ist korrosionsbeständig und kann beliebig eingefärbt werden. Der Freiheit in der Gestaltung ihrer Form sind kaum Grenzen gesetzt. Durch die wirtschaftliche Produktion in Kleinserie ist die Pinole schnell verfügbar.The quill according to the invention with the characteristic Features of claim 1 has in addition to the required Characteristics of light weight and high Rigidity also has the advantage of economical manufacturing for small series and the low investment, energy and Material costs in manufacturing. The quill shows one good chemical resistance and good thermal Dimensional stability. It is corrosion-resistant and can can be colored as desired. The freedom of design there are hardly any limits to their shape. Through the economical production in small series is the quill quickly available.

Polymerbeton ist bekannt und wird z.B. zur Herstellung von Maschinenbetten für Präzisionsmaschinen verwendet. Er besteht aus einem hohen Anteil (ca. 90-92%) von quarzitischem Füllmaterial (z.B. Kies) und einem kleinen Anteil (ca. 8-10%) von Gießharz aus polymerisationsfähigen Monomeren. Das Füllmaterial enthält unterschiedliche Anteile an unterschiedlichen Korngrößen, die in bekannter Weise mit einer sog. Siebkurve ermittelt werden. Als Gießharz findet Epoxid, Polyester, Venylester oder vorzugsweise Methylmethacrylat Verwendung. Polymer concrete is known and is e.g. for production of Machine beds used for precision machines. He consists of a high proportion (approx. 90-92%) of quartzitic filling material (e.g. gravel) and a small one Proportion (approx. 8-10%) of cast resin from polymerizable Monomers. The filler contains different proportions at different grain sizes, which in a known manner a so-called sieve curve can be determined. As cast resin takes place Epoxy, polyester, venyl ester or preferably Methyl methacrylate use.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Pinole möglich.By the measures listed in the other claims are advantageous developments and improvements in Claim 1 specified quill possible.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dabei aus Anspruch 4. Die Klebekraft des Gießharzes ist ausreichend, die Abschlußplatten mit dem Hohlkern zu verbinden, was die Herstellung wesentlich vereinfacht. Bei höherer Belastung werden gemäß den Ausführungsformen der Erfindung nach Anspruch 5 und 6 die Abschlußplatten noch zusätzlich im Polymerbetonmantel verankert, wobei zweckmäßigerweise die für die Befestigung der Werkzeughalteplatten vorgesehenen Gewindebohrungen mit verwendet werden.An advantageous embodiment of the invention results from claim 4. The adhesive strength of the casting resin is sufficient to close the end plates with the hollow core connect, which significantly simplifies production. At higher load are according to the embodiments of the Invention according to claim 5 and 6, the end plates additionally anchored in the polymer concrete jacket, whereby expediently for the attachment of the Toolholes provided with threaded holes be used.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 7. Die Klebekraft des ausgehärteten Gießharzes ist zur Halterung der Stahlbänder ausreichend, die von den Rollen- oder Kugellagern ohnehin nur auf Druck belastet werden.An advantageous embodiment of the invention results also from claim 7. The adhesive strength of the cured Cast resin is sufficient to hold the steel strips, those of the roller or ball bearings only on pressure anyway be charged.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 9. Die dem Antrieb der Pinole dienende Zahnstange ist einer wesentlich stärkeren Beanspruchung ausgesetzt als die Stahlbänder. Durch die erfindungsgemäße Verankerung der Zahnstange im Polymerbetonmantel können Scherkräfte gut aufgenommen werden.An advantageous embodiment of the invention results from claim 9. The quill serving to drive the quill Rack is a much heavier strain exposed than the steel bands. By the invention The rack can be anchored in the polymer concrete jacket Shear forces are well absorbed.

Ein zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pinole ist in Anspruch 11 angegeben. Für eine hochpräzise Herstellung ist dabei auf die exakte Streckung der Stahlbänder und der Zahnstange zu achten. Während dies bei den relativ flexiblen Stahlbändern in einfacher Weise durch Elektromagnete sichergestellt werden kann, welche die Stahlbänder plan an die Gießformwände anlegen, ist dies bei der wesentlich querschnittsgrößeren Zahnstange nicht ohne weiteres möglich. Hier wird durch die in Anspruch 13 angegebenen Maßnahmen eine exakte Befestigung der Zahnstange erreicht.A convenient method for making the Quill according to the invention is specified in claim 11. For A high-precision manufacturing is based on the exact Pay attention to the elongation of the steel strips and the rack. While this is the case with the relatively flexible steel strips in can be easily ensured by electromagnets which the steel strips can lay flat against the mold walls create, this is with the much larger cross-section Rack not easily possible. Here is through the measures specified in claim 13 an exact attachment the rack reached.

drawing

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment in the following Description explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Stirnansicht einer Pinole für eine Lineareinheit, Fig. 1 is an end view of a sleeve for a linear unit,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Pinole in Richtung Pfeil II in Fig. 1, ausschnittweise. Fig. 2 is a side view of the quill in the direction of arrow II in Fig. 1, in sections.

Description of the embodiment

Die in der Zeichnung zu sehende Pinole ist im allgemeinen in einem nicht dargestellten maschinenfesten Gehäuse längsverschiebbar gelagert. Das Gehäuse ist als Gußpreßkörper aus Aluminium oder Aluminiumlegierung hergestellt. An den Innenseiten des Gehäuses sind justierbare Rollen- oder Kugellager zur Längsführung der Pinole angeordnet.The quill seen in the drawing is generally in a machine-proof housing, not shown longitudinally displaceable. The housing is as Cast aluminum or aluminum alloy press body produced. Are on the inside of the case adjustable roller or ball bearings for longitudinal guidance of the Quill arranged.

Die Pinole besteht aus einem dünnwandigen Hohlkern 10, der hier als Rohr ausgebildet ist, und einen den Hohlkern 10 umschließenden Mantel 11 aus Polymerbeton. Der im Querschnitt quadratische Mantel 11, der in Fig. 2 zur Hervorhebung seines Betoncharakters punktiert ist, ist stirnseitig von zwei Abschlußplatten 12 begrenzt, von welchen in Fig. 1 die linke und in Fig. 2 die rechte Abschlußplatte 12 zu sehen ist. Der Hohlkern 10 ist als Stahlrohr, Aluminiumrohr oder Kunststoffrohr ausgebildet. The sleeve consists of a thin-walled hollow core 10 , which is designed here as a tube, and a jacket 11 of polymer concrete surrounding the hollow core 10 . The jacket 11 , which is square in cross section and which is dotted in FIG. 2 to emphasize its concrete character, is delimited at the end by two end plates 12 , of which the left end plate 12 in FIG. 1 and the right end plate 12 in FIG. 2 can be seen. The hollow core 10 is designed as a steel tube, aluminum tube or plastic tube.

Die Abschlußplatten 12 sind als durchgehende Aluminium- oder Strangpreßprofile oder Stahl-Walzprofile hergestellt. Sie können aber auch als Endstücke aus Aluminium-Druckguß oder Stahlfeinguß mit aufgestecktem Stahlrohr ausgebildet werden. Sie sind auf die Stirnseiten des Hohlkerns 10 diesen übergreifend aufgesetzt und geben mit einer zentralen Öffnung 13 die lichte Stirnöffnung des Hohlkerns 10 frei. Die Befestigung der Abschlußplatten 12 erfolgt durch den Polymerbeton-Mantel 11, wobei die Klebekraft des ausgehärteten Gießharzes in Verbindung mit vier im Polymerbeton eingegossenen Ankerschrauben 16 eine ausreichend feste Verbindung herstellt. Jede Abschlußplatte 12 trägt vier axiale Gewindebohrungen 14, die der Befestigung von Werkzeughalteplatten dienen. Die Gewindebohrungen 14 sind längsdurchgehend durch die Abschlußplatte 12 ausgeführt. Die Ankerschrauben 16 sind von der dem Mantel 11 zugekehrten Rückseite 15 der Abschlußplatten 12 her in die Gewindebohrungen 14 eingeschraubt, aber nur so tief, daß nur ein kleiner Teil der Gewindelänge der Gewindebohrungen 14 belegt ist. Die aus der Abschlußplatte 12 vorstehenden Abschnitte der Ankerschrauben 16 ragen in den Mantel 11 hinein und sind dort von dem ausgehärteten Polymerbeton umschlossen. Im Bereich jeder Abschlußplatte 12 sind in dem Mantel 11 vier Indextaschen 25 ausgeformt, von denen jeweils eine auf einer Seite des Mantels 11 vorgesehen ist. Die Indextaschen 25 dienen zur Lagefixierung der Werkzeughalteplatte.The end plates 12 are manufactured as continuous aluminum or extruded profiles or steel rolled profiles. But they can also be designed as end pieces made of die-cast aluminum or investment steel with an attached steel tube. They are placed on the end faces of the hollow core 10 overlapping them and, with a central opening 13, open the clear end opening of the hollow core 10 . The end plates 12 are fastened by the polymer concrete jacket 11 , the adhesive force of the hardened casting resin in connection with four anchor screws 16 cast in the polymer concrete producing a sufficiently firm connection. Each end plate 12 carries four axial threaded holes 14 , which are used to attach tool holder plates. The threaded holes 14 are made continuously through the end plate 12 . The anchor bolts 16 are screwed into the threaded holes 14 from the rear side 15 of the end plates 12 facing the jacket 11 , but only so deep that only a small part of the thread length of the threaded holes 14 is occupied. The portions of the anchor bolts 16 protruding from the end plate 12 protrude into the casing 11 and are enclosed there by the hardened polymer concrete. In the area of each end plate 12 , four index pockets 25 are formed in the jacket 11 , one of which is provided on one side of the jacket 11 . The index pockets 25 serve to fix the position of the tool holding plate.

Auf jeder seiner vier Seitenflächen trägt der Mantel 11 ein Stahlband 17, das eine Lagerfläche zum Abrollen der Kugel oder Rollenlager im Gehäuse der Lineareinheit bildet. Die Stahlbänder 17 sind längsdurchgehend und erstrecken sich auch über die axiale Länge der beiden Abschlußplatten 12. Dabei sind jeweils zwei Stahlbänder 17 unmittelbar längs diagonal gegenüberliegender Längskanten 18,19 des Mantels 11 angeordnet. Die Stahlbänder 17 liegen plan auf den Seitenflächen des Mantels 11 auf und werden nur von der Klebekraft des ausgehärteten Gießharzes im Polymerbeton gehalten.On each of its four side surfaces, the jacket 11 carries a steel band 17 , which forms a bearing surface for rolling the ball or roller bearing in the housing of the linear unit. The steel strips 17 are longitudinally continuous and also extend over the axial length of the two end plates 12 . In this case, two steel strips 17 are arranged directly along diagonally opposite longitudinal edges 18, 19 of the casing 11 . The steel strips 17 lie flat on the side surfaces of the jacket 11 and are held in the polymer concrete only by the adhesive force of the hardened casting resin.

Zum Antrieb der Pinole ist auf der einen Seitenfläche des Mantels 11 noch eine Zahnstange 20 angeordnet, die sich nicht über die gesamte Pinole, sondern nur über deren Verschiebebereich erstreckt. Dabei liegt die Zahnstange 20 mit ihrer von der Zahnung 21 abgekehrten Rückseite 22 plan auf der Seitenfläche des Mantels 11 auf und ist im Mantel 11 verankert. Wie aus Fig. 2 zu sehen ist, weist hierzu die Zahnstange 20 nahe jedem ihrer Enden eine durch die Zahnung 21 und durch die Rückseite 22 hindurchführende Gewindebohrung 23 auf, in welcher von der Rückseite 22 her jeweils ein Anker 24 eingeschraubt ist, der über die Rückseite 22 vorsteht, in den Mantel 11 hineinragt und dort von dem Polymerbeton formschlüssig umgeben ist. Die Anker 24 können beispielsweise als Kopfschrauben ausgeführt sein. Sie werden nur soweit in die Gewindebohrung 23 eingeschraubt, daß nur ein Teil, beispielsweise die Hälfte, der Gewindelänge belegt ist.To drive the quill, a rack 20 is arranged on one side surface of the casing 11 , which does not extend over the entire quill, but only over its displacement area. The rack 20 lies with its rear side 22 facing away from the teeth 21 flat on the side surface of the jacket 11 and is anchored in the jacket 11 . As can be seen from Fig. 2, the rack 20 has near each of its ends a through the teeth 21 and through the back 22 threaded bore 23 , in each of which an anchor 24 is screwed from the rear 22 , which over the Back 22 protrudes, protrudes into the jacket 11 and is surrounded there by the polymer concrete. The anchors 24 can be designed, for example, as cap screws. They are only screwed into the threaded bore 23 to such an extent that only a part, for example half, of the thread length is occupied.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Pinole wird wie folgt hergestellt:The quill shown in Figures 1 and 2 is manufactured as follows:

Die äußeren Abmessungen der Pinole werden durch eine Gießform vorgegeben. In die Gießform wird der Hohlkern 10 mit aufgesetzten Abschlußplatten 12, die Stahlbänder 17 und die Zahnstange 20 in gegenseitiger positionsgerechter Zuordnung eingesetzt. Die Stahlbänder 17 werden dabei an den Innenwänden der Gießform durch Elektromagnete gehalten. Die Zahnstange 20 wird an der einen Innenand der Gießform durch Befestigungsschrauben gehalten, welche durch Bohrungen in der Gießformwand hindurch in die freie Gewindelänge der Gewindebohrungen 23 eingeschraubt werden. Nunmehr wird in die Gießform Polymerbeton in gießfähigem Zustand eingebracht, so daß sämtliche in der Gießform vorhandenen Hohlräume von dem Polymerbeton ausgefüllt werden. Nach einer Aushärtezeit, die bei Verwendung von Epoxidharz im Polymerbeton ca. 20 min beträgt, kann die fertige Pinole der Gießform entnommen werden.The outer dimensions of the quill are specified by a casting mold. The hollow core 10 with attached end plates 12 , the steel strips 17 and the toothed rack 20 are inserted into the casting mold in a mutual correct position. The steel strips 17 are held on the inner walls of the mold by electromagnets. The rack 20 is held on the inner edge of the mold by fastening screws which are screwed through holes in the mold wall into the free thread length of the threaded holes 23 . Now polymer concrete is poured into the casting mold in a pourable state, so that all cavities present in the casting mold are filled by the polymer concrete. After a curing time, which is approx. 20 min when using epoxy resin in the polymer concrete, the finished sleeve can be removed from the casting mold.

Es sei angemerkt, daß das maschinenfeste Gehäuse der Lineareinheit zur Lagerung der Pinole ebenfalls aus Polymerbeton hergestellt werden kann.It should be noted that the machine-proof housing of the Linear unit for storing the quill also Polymer concrete can be made.

Claims

1. Quill for a linear unit, in particular in handling devices of industrial production, with bearing surfaces arranged on its circumference and running in the axial direction for longitudinal displacement in stationary bearings, characterized by a preferably thin-walled hollow core ( 10 ) made of metal and / or plastic and a hollow core ( 10 ) enclosing jacket ( 11 ) made of polymer concrete, which is delimited at the end by two end plates ( 12 ).

2. Quill according to claim 1, characterized in that the hollow core ( 10 ) has an annular and the jacket ( 11 ) has a rectangular cross section.

3. quill according to claim 1 or 2, characterized in that the end plates ( 12 ) each have a clear front opening of the hollow core ( 10 ) releasing recess ( 13 ).

4. quill according to one of claims 1-3, characterized in that the end plates ( 12 ) on one end face of the hollow core ( 10 ), preferably overlapping, placed and held by the polymer concrete.

5. quill according to claim 4, characterized in that the end plates ( 12 ) with on the jacket ( 11 ) facing the rear ( 15 ) axially projecting anchors ( 16 ) are provided, which protrude from the front into the jacket ( 11 ) and from there Polymer concrete are enclosed.

6. quill according to claim 5, characterized in that the preferably made of metal end plates ( 12 ) have axially continuous threaded holes ( 14 ) for fastening tool holding plates and that the armature ( 16 ) each from the rear ( 25 ) of the end plates ( 12 ) are screwed into the threaded bores ( 14 ) in such a way that they occupy only a small part of the thread length.

7. quill according to one of claims 1-6, characterized in that the bearing surfaces are designed as longitudinally continuous hardened steel strips ( 17 ) which are held on the outer surface of the casing without anchoring.

8. quill according to claim 7, characterized in that the cross-sectionally rectangular jacket ( 11 ) carries on each of its four side surfaces a steel band ( 17 ) and that two steel bands ( 17 ) directly along diagonally opposite longitudinal edges ( 18, 19 ) of the Sheath ( 11 ) are arranged.

9. quill according to one of claims 1-8, characterized in that on the outer surface of an axially extending rack ( 20 ) is arranged, which is provided with transverse to the axial direction extending armature ( 24 ), which over the from the teeth ( 21 ) the reverse rear side ( 22 ) of the toothed rack ( 20 ) protrude into the casing ( 11 ) and is enclosed there by polymer concrete.

10. quill according to claim 9, characterized in that the rack ( 20 ) near each of its ends has a through its teeth ( 21 ) and rear ( 22 ) leading threaded bore ( 23 ), in which from the rear ( 22 ) of the rack ( 20 ) ago an anchor ( 24 ) is screwed in so that only part of the thread length is occupied.

11. A method for producing the quill according to one of claims 1-10, characterized in that the hollow core ( 10 ) with attached end plates ( 12 ) is inserted into a casting mold that the steel strips ( 17 ) and rack ( 20 ) with an anchor ( 24 ) are attached to the mold walls in the correct position and the polymer concrete is poured into the mold in a pourable state in a way that fills the mold cavities, where it remains until it has at least largely hardened.

12. The method according to claim 10, characterized in that the fastening of the steel strips ( 17 ) to the mold walls is carried out by means of electromagnets.

13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the fastening of the toothed rack ( 20 ) to the mold wall is carried out using fastening screws which are screwed through holes in the mold wall into the free thread length of the threaded holes ( 23 ) of the toothed rack ( 20 ) will.