Gebiet der Erfindung und Stand der Technik
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Universalführungsvorrichtung, die in Gleitabschnitten
verschiedener Werkzeugmaschinen, Güter fördernder Systeme und dergleichen zum Einsatz
kommt und in der Lage ist, einen beweglichen Gegenstand oder ein bewegliches Material
entlang einer Förderstrecke zu führen, die sowohl geradlinige wie auch krummlinige
Bereiche umfasst.
2. Stand der Technik
Sind in einer Fabrik beispielsweise in einer Fertigungsstraße oder
dergleichen sämtliche Verarbeitungsstationen linear angeordnet, so ist dies problemfrei.
Es kann jedoch in Abhängigkeit von den räumlichen Gegebenheiten in der die Maschinen
beherbergenden Fabrik oder in Abhängigkeit von den Verarbeitungsgegebenheiten an
den einzelnen Verarbeitungsstationen notwendig sein, die Förderrichtung der zu verarbeitenden
Materialien zwischen zwei benachbarten Verarbeitungsstationen zu ändern. In diesem
Fall ist, um eine Änderung der Förderrichtung vorzunehmen, die Verwendung eines
Palettenwechslers oder dergleichen üblich. Nachteiligerweise erfordert dies zusätzlichen
Raum und zieht zusätzliche Kosten bedingt durch die Aufstellung des Palettenwechslers
oder dergleichen nach sich.
Bekannte auf einen Palettenwechsler verzichtende Mittel zur Änderung
der Förderrichtung von Materialien oder Gegenständen umfassen Universalführungsvorrichtungen
(wie in den japanischen Patentveröffentlichungen JP63293319A
(US4,844,624A) und JP6050333A
(US5,308,170A) beschrieben, die sämtliche
Merkmale des Oberbegriffes von Anspruch 1 offenbaren), die in der Lage sind, Materialien
entlang einer Strecke aus sowohl geradlinigen wie auch krummlinigen Abschnitten
kontinuierlich zu führen, sowie krummlinige Führungsvorrichtungen (wie in der japanischen
Patentveröffentlichung JP63186028A
beschrieben), die in der Lage sind, Materialien entlang einer ringförmigen Strecke
kontinuierlich zu führen.
Die Universalführungsvorrichtungen und die krummlinigen Führungsvorrichtungen
umfassen jeweils eine Bahnschiene, einen Gleiter und eine Mehrzahl von Kugeln. Die
Schiene bildet sich in Längsrichtung erstreckende Flächen aus, an denen die Kugeln
rollen. Der Gleiter ist derart angebracht, dass er die Schiene überspannt. Lastrollflächen
gegenüber den Rollflächen der Schiene und eine Endlosringstrecke für die Kugeln
sind an und in dem Gleiter ausgebildet. Die Endlosringstrecke enthält die Lastrollflächen.
Die Kugeln rollen in der Endlosringstrecke des Gleiters und zwischen den Rollflächen
der Schiene, wobei die Lastrollflächen des Gleiters eine Last tragen. Der Gleiter
bewegt sich entsprechend der Rollbewegung der Kugeln entlang der Schiene.
Bei den bekannten Universalführungsvorrichtungen ist jede Lastrollfläche
des Gleiters in geradlinige Lastbereiche, die linear ausgebildet sind, und krummlinige
Lastbereiche, die in Entsprechung zur Krümmung der Schiene als Bogen ausgebildet
sind, unterteilt. In jedem geradlinigen Lastbereich der Schiene wird die auf den
Gleiter wirkende Last von denjenigen Kugeln getragen, die in dem geradlinigen Lastbereich
rollen. In jedem krummlinigen Bereich wird die Last von denjenigen Kugeln getragen,
die in dem krummlinigen Bereich rollen. Dies führt dazu, dass sich auch für den
Fall, dass geradlinige und krummlinige Bereiche an ein und derselben Bahnschiene
vorhanden sind, der Gleiter entlang der Schiene durch die geradlinigen und krummlinigen
Bereiche kontinuierlich bewegen kann.
Bei der genannten krummlinigen Führungsvorrichtung ist die Bahnschiene
als Bogen mit einer gegebenen Krümmung ausgebildet. Die Lastrollfläche des Gleiters
ist in Entsprechung zur Krümmung der Schiene als Bogen ausgebildet. Sämtliche zwischen
der Lastrollfläche des Gleiters und der Rollfläche der Schiene befindlichen Kugeln
rollen, während sie die an dem Gleiter anliegende Last tragen. Infolgedessen kann
der Gleiter eine krummlinige Bewegung entlang der Schiene ausführen.
Bei derartigen herkömmlichen Universalführungsvorrichtungen und krummlinigen
Führungsvorrichtungen ist die Lastrollnut beziehungsweise Lastrolllaufbahn in dem
Gleiter in Entsprechung zur Krümmung der Bahnschiene als Bogen ausgebildet, um eine
Bewegung des Gleiters durch die krummlinigen Bereiche der Schiene zu ermöglichen.
Es ist daher notwendig, die Lastrollfläche in Entsprechung zur Krümmung der Schiene
herzustellen. Es ist jedoch nicht möglich, die Gleiter herkömmlicher, auf dem Markt
erhältlicher und in Massenfertigung hergestellter linearer Führungsvorrichtungen
direkt einzusetzen, was die Herstellungskosten nach oben treibt. Darüber hinaus
bedarf jede Bahnschiene mit einer anderen Krümmung eines anderen Gleiters. Herstellung
und Handhabung der Gleiter sind daher aufwändig.
Wird die Lastrollfläche eines Gleiters in Bogenform ausgebildet, so
ist die Krümmungsrichtung des krummlinigen Bereiches der Bahnschiene auf eine Richtung,
nämlich entweder links oder rechts, beschränkt. Obwohl es möglich ist, Materialien
und Gegenstände auf einer Ringbahn zu befördern, ist es nicht möglich, Materialien
entlang einer Schiene mit zwei krummlinigen Bereichen zu fördern, die in verschiedene
Richtungen gekrümmt sind, wie dies beispielsweise bei einer S-förmigen Schiene der
Fall ist.
Demgegenüber treten an einer Strecke zwischen zwei benachbarten Bearbeitungsstationen
in einer Fertigungsstraße für den Fall, dass Materialien transportiert werden, keinerlei
Probleme auf. Es wird davon ausgegangen, dass die Fähigkeit, sehr große Lasten zu
tragen, in den krummlinigen Bereichen der Schiene nicht vorhanden sein muss. Dennoch
muss während des Fertigungsvorgangs eine während der Bearbeitung auf ein Material
einwirkende Kraft von der Führungsvorrichtung verlässlich aufgenommen werden. Geradlinige
Bereiche der Schiene müssen die Fähigkeit aufweisen, größere Lasten zu tragen, als
dies bei krummlinigen Bereichen der Fall ist. Bei der vorstehend genannten herkömmlichen
Universalführungsvorrichtung ist die an dem Gleiter ausgebildete Lastrollfläche
in geradlinige und krummlinige Lastbereiche unterteilt. Daher weisen die geradlinigen
Bereiche der Schiene in geringerem Maße die Fähigkeit auf, Lasten zu tragen. Infolgedessen
kann eine bei der Bearbeitung auf Materialien einwirkende Kraft nicht in ausreichendem
Maße aufgenommen werden.
Werden Materialien in der Praxis unter Verwendung derartiger Universalführungsvorrichtungen
befördert, so ist der Einbau einer sich bewegenden Tischvorrichtung zwischen zwei
oder mehreren Universalführungsvorrichtungen erforderlich, um die Materialien stabil
zu fördern. Insbesondere sind zwei Bahnschienen parallel zueinander angeordnet.
Mehrere Gleiter sind auf jeder Bahnschiene angebracht. Ein Tisch ist derart angeordnet,
dass er sämtliche Gleiter überspannt. Die zu fördernden Materialien sind auf diesem
Tisch angeordnet.
Wird der Tisch nur durch einen linearen Bereich oder nur durch einen
krummlinigen Bereich gefördert, so treten für den Fall, dass sämtliche Gleiter direkt
an dem Tisch angebracht sind, keinerlei Probleme auf. Der Tisch kann gleichmäßig
bewegt werden. Wird der Tisch jedoch kontinuierlich aus einem krummlinigen Bereich
in einen geradlinigen Bereich oder umgekehrt bewegt, so bestehen aufgrund des Vorhandenseins
anderer Gleiter für den Fall, dass die Gleiter direkt an ein und demselben Tisch
angebracht sind, Beschränkungen mit Blick auf die Ausgestaltung des Gleiters gegenüber
der Bahnschiene. Hierdurch wird es schwierig, den Tisch gleichmäßig zu bewegen.
Entsprechend ist es für den Fall, dass mehrere Universalführungsvorrichtungen mit
vorstehend beschriebenem Aufbau verwendet werden, um die sich bewegende Tischvorrichtung
zu bilden, unmöglich, die Gleiter direkt an dem Tisch anzubringen.
Eingedenk des vorstehend geschilderten Problems wurde die vorliegende
Erfindung gemacht. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Universalführungsvorrichtung
bereitzustellen, bei der wenigstens bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen Gleiter,
die bislang in herkömmlichen linearen Führungsvorrichtungen verwendet wurden, eingesetzt
werden können, und bei der nicht jeweils ein anderer Gleiter für eine Bahnschiene
mit anderem Radius verwendet werden muss, wodurch die Herstellung vorzugsweise zu
niedrigeren Kosten erfolgen kann, als dies bislang der Fall ist.
Eine weitere Aufgabe wenigstens bevorzugter Ausführungsbeispiele der
Erfindung besteht darin, eine Universalführungsvorrichtung bereitzustellen, bei
der sich Gleiter auch dann kontinuierlich durch zwei krummlinige Bereiche einer
Bahnschiene entlang der Schiene bewegen können, wenn die beiden krummlinigen Bereiche
in verschiedene Richtungen gekrümmt sind, und bei der sich die Gleiter kontinuierlich
von einem geradlinigen Bereich in einen krummlinigen Bereich oder umgekehrt bewegen
können, ohne dass die Schiene die Fähigkeit verlieren würde, eine Last in dem geradlinigen
Bereich zu tragen, und dies auch dann, wenn die Schiene sowohl geradlinige wie auch
krummlinige Bereiche umfasst.
Eine weitere Aufgabe wenigstens bevorzugter Ausführungsbeispiele der
Erfindung besteht in der Bereitstellung einer sich bewegenden Tischvorrichtung mit
mehreren parallelen Bahnschienen und mehreren an jeder Bahnschiene angebrachten
Gleitern, wobei sich die bewegliche Tischvorrichtung dadurch auszeichnet, dass eine
gleichmäßige Bewegung der Gleiter auch dann sichergestellt ist, wenn der Tisch von
vier oder mehr Gleitern getragen wird.
Zur Lösung der vorstehend aufgeführten Aufgaben ist gemäß einem Aspekt
der Erfindung eine erfindungsgemäße Universalführungsvorrichtung vorgesehen, die
umfasst: eine Bahnschiene mit einem geradlinigen Bereich und einem krummlinigen
Bereich, der als Bogen mit einem gegebenen Krümmungsradius ausgebildet ist, sowie
mit Kugelrollflächen an ihren beiden Seitenflächen, wobei sich die Kugelrollflächen
in Längsrichtung erstrecken; einen sattelförmigen Querschnitt aufweisenden Gleiter,
der derart angebracht ist, dass er die Bahnschiene überspannt; Lastrollflächen,
die an dem Gleiter ausgebildet und jeweils gegenüber den Rollflächen der Schiene
angeordnet sind; sowie eine Endlosringstrecke für eine Anzahl von Kugeln. Die Ringstrecke
ist an dem Gleiter ausgebildet und enthält die Lastrollflächen. Die zahlreichen
Kugeln tragen eine Last zwischen jeder Rollfläche der Bahnschiene und jeder Lastrollfläche
des Gleiters. Sämtliche an dem Gleiter ausgebildeten Lastrollflächen sind linear
ausgebildet. Die Breite des krummlinigen Bereiches der Bahnschiene ist im Vergleich
zum geradlinigen Bereich der Schiene kleiner gewählt.
Bei der erfindungsgemäßen Universalführungsvorrichtung
sind die an dem Gleiter ausgebildeten Lastrollflächen nicht als Bogen entsprechend
der Krümmung des krummlinigen Bereiches der Bahnschiene ausgebildet. Die Lastrollflächen
sind vielmehr in Entsprechung zu den Rollflächen des geradlinigen Bereiches der
Bahnschiene linear ausgebildet. Bei einer derartigen Anordnung ist der krummlinige
Bereich der Schiene im Vergleich zum geradlinigen Bereich der Schiene schmäler ausgebildet.
Daher kann für den Fall, dass die Rollflächen der Schiene die Form eines Bogens
aufweisen, und die Lastrollflächen des Gleiters linear sind, der Gleiter mit den
krummlinigen Bereichen der Schiene in Eingriff treten und sich entlang der krummlinigen
Bereiche problemlos bewegen.
Bewegt sich der Gleiter durch den krummlinigen Bereich der Bahnschiene,
so werden die Kugeln zwischen den in Längsrichtung entlang der Schiene ausgebildeten
bogenförmigen Rollflächen und den an dem Gleiter ausgebildeten linearen Lastrollflächen
zusammengeschoben und rollen entlang der Lastrollflächen, wobei sie die Last tragen.
Mit Blick auf die Mehrzahl der an den Lastrollflächen rollenden Kugeln tragen nur
einige der Kugeln die Last zwischen den Rollflächen der Schiene und den Lastrollflächen
des Gleiters.
Bei der erfindungsgemäßen Universalführungsvorrichtung sind die an
dem Gleiter ausgebildeten Lastrollflächen nicht als Bogen, sondern linear ausgebildet.
Aus diesem Grunde können die Gleiter linearer Führungsvorrichtungen unverändert
verwendet werden. Darüber hinaus kann auf den Vorgang der maschinellen Ausbildung
der Lastrollfläche als Bogen entsprechend der Krümmung der Bahnschiene verzichtet
werden. Es ist daher möglich, eine Universalführungsvorrichtung zu vergleichsweise
niedrigen Kosten herzustellen. Darüber hinaus weisen die linear ausgebildeten Lastrollflächen
keine Vorzugsrichtung auf. Infolgedessen kann sich sogar für den Fall, dass zwei
krummlinige Bereiche mit verschiedenen Krümmungsrichtungen an der Schiene vorhanden
sind, der Gleiter kontinuierlich durch diese krummlinigen Bereiche bewegen.
Darüber hinaus liegen bei der vorstehend beschriebenen Universalführungsvorrichtung
sämtliche an den Lastrollflächen des Gleiters rollenden Kugeln an den Rollflächen
der Bahnschiene innerhalb des geradlinigen Bereiches der Schiene an. Aus diesem
Grunde wird die Fähigkeit des Gleiters, eine Last zu tragen, nicht beeinträchtigt,
was im Gegensatz zu demjenigen Fall ist, in dem lediglich einige Kugeln an den Rollflächen
in einem krummlinigen Bereich anliegen. Liegen große Lasten an dem Gleiter an, so
können die Lasten in ausreichendem Maße getragen werden.
Bei derartigen Anordnungen berühren für den Fall, dass die Kugelrollflächen
an der Bahnschienenseite an den Flächen der Schiene ausgebildet sind, die eine Reihe
bildenden und an der Lastrollfläche des Gleiters rollenden Kugeln die bogenförmige
Rollfläche an der Schienenseite nicht gleichzeitig. Daher kann die Rollfläche auf
gleiche Weise ausgebildet sein, wie dies bei der Rollfläche einer krummlinigen Führungsvorrichtung
aus dem Stand der Technik der Fall ist, ohne dass irgendein besonderer Bearbeitungsvorgang
von Nöten wäre. Darüber hinaus kann diese Bahnschiene einfach hergestellt werden,
da eine Fläche der Schiene und die darauf ausgebildete bogenförmige Rollfläche gleichzeitig
geschliffen werden können. Ist jedoch eine nach oben weisende Rollfläche an der
oberen Fläche einer Bahnschiene ausgebildet, so bedarf diese Rollfläche einer speziellen
maschinellen Bearbeitung. Insbesondere ist bei einigen Ausführungsbeispielen eine
nach unten weisende Lastrollfläche linear an dem Gleiter in zu der nach oben weisenden
Rollfläche der Bahnschiene entgegengesetzter Ausrichtung ausgebildet. Infolgedessen
muss die Breite der nach oben weisenden Rollfläche derart gewählt sein, das die
eine Reihe bildenden und an der nach unten weisenden Rollfläche des Gleiters rollenden
Kugeln die nach oben weisende Fläche gleichzeitig berühren.
Bei der erfindungsgemäßen Universalführungsvorrichtung kann sich der
Gleiter sowohl durch die geradlinigen wie auch durch die krummlinigen Bereiche der
Bahnschiene frei bewegen. Setzt sich die Schiene daher ausschließlich aus krummlinigen
Bereichen zusammen, so kann sich der Gleiter entlang der ringförmigen Schiene bewegen.
Dies bedeutet mit Blick auf die krummlinigen Bereiche der Schiene, dass die Universalführungsvorrichtung
entsprechend der vorliegenden Erfindung als krummlinige Führungsvorrichtung betrachtet
werden kann.
Wie vorstehend erwähnt, weisen die geradlinigen und die krummlinigen
Bereiche der Bahnschiene der Universalführungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
unterschiedliche Breiten auf. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist daher das
Bereitstellen eines Übergangsschienenabschnittes vorteilhaft, der die geradlinigen
und die krummlinigen Bereiche der Schiene derart verbindet, dass die Breite der
Schiene in dem Übergangsschienenabschnitt kontinuierlich variiert.
Darüber hinaus kann eine sich bewegende Tischvorrichtung unter Verwendung
der Universalführungsvorrichtungen mit vorstehend geschildertem erfindungsgemäßem
Aufbau bereitgestellt werden.
Insbesondere werden mehrere Bahnschienen parallel zueinander an einem
festen Abschnitt, so beispielsweise an einem Sockel oder einem Fundament, angebracht.
Ein Tisch wird derart angebracht, dass er Gleiter überspannt, die sich an diesen Schienen
bewegen. Sind zwei oder mehr Gleiter an jeder Schiene angebracht, und sind sämtliche
Gleiter direkt an demselben Tisch angebracht, so können Schwierigkeiten bei der
gleichmäßigen Bewegung des Tisches zwischen den geradlinigen und den krummlinigen
Bereichen der Schiene, wie vorstehend erläutert, auftreten.
Eingedenk dessen werden erste und zweite Bahnschienen parallel zueinander
angeordnet. Mehrere Gleiter sind an diesen Schienen angeordnet. Vorzugsweise ist
eine feste Platte derart angeordnet, dass sie einen an der ersten Schiene angeordneten
Gleiter und einen an der zweiten Schiene angeordneten Gleiter derart überspannt,
dass die beiden Gleiter gekoppelt sind. Eine weitere Festplatte überbrückt einen
an der erste Schiene angeordneten Gleiter und einen an der zweiten Schiene angeordneten
Gleiter, und so weiter. Vorzugsweise ist der Tisch derart angebracht, dass er gegenüber
den festen Platten drehbar ist. Ist die sich bewegende Tischvorrichtung auf diese
Weise aufgebaut, so gilt sogar für den Fall, dass der Tisch von vier Gleitern getragen
wird, dass die erste feste Platte, die die erste Reihe von Gleitern (in Bewegungsrichtung
vorauseilend) überspannt, und die zweite feste Platte, die die zweite Reihe von
Gleitern überspannt, derart drehen, dass die Gleiter in tangentialer Richtung der
Schienen ausgerichtet sind. Der Abstand zwischen den Gleitern an den Schienen ist
variabel gewählt. Aus diesem Grunde können sich die Gleiter gleichmäßig bewegen.
Darüber hinaus kann sich der Tisch gleichmäßig zwischen den geradlinigen
und den krummlinigen Bereichen der Schiene dadurch bewegen, dass die ersten und
zweiten Schienen parallel zueinander angeordnet sind, dass mehrere Gleiter an jeder
Schiene angeordnet sind, und dass der Tisch derart angebracht ist, dass er gegenüber
den Gleitern drehbar ist. Bewegen sich in diesem Aufbau die Gleiter durch die krummlinigen
Bereiche der Schiene, so drehen sie in beliebige Richtungen, um sich selbst in tangentiale
Richtung der Schienen auszurichten. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Bewegung der
Gleiter.
Wie beschrieben, müssen bei den Universalführungsvorrichtungen entsprechend
wenigstens den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die
an den Gleitern ausgebildeten Lastrollflächen nur linear und nicht bogenförmig ausgebildet
werden. Aus diesem Grunde können die verschiedensten auf dem Markt erhältlichen
linearen Führungsvorrichtungen unverändert verwendet werden. Darüber hinaus ist
eine Herstellung der Lastrollflächen in Entsprechung zur Krümmung der Schienen nicht
erforderlich. Daher können die Gleiter einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Da die an den Gleitern ausgebildeten Lastrollflächen keine Vorzugsrichtung
aufweisen, können sich für den Fall, dass jede Bahnschiene zwei krummlinige Bereiche
mit verschiedenen Krümmungsrichtungen aufweist, die Gleiter kontinuierlich entlang
der Schiene durch die krummlinigen Bereiche bewegen. So können beispielsweise Materialien
frei und mit hohem Freiheitsgrad entlang einer Schiene (die beispielsweise aus einer
Kombination aus geradlinigen Abschnitten und krummlinigen Abschnitten zusammengesetzt
ist, wie dies beispielsweise bei einer S-förmigen Schiene der Fall ist) bewegt werden.
Da die an den Gleitern ausgebildeten Lastrollflächen linear sind,
liegen sämtliche an den Lastrollflächen rollenden Kugeln an der Schiene in den geradlinigen
Bereichen an und tragen die Last. Daher weisen die Gleiter in ausreichendem Maße
die Fähigkeit auf, die Last in diesen geradlinigen Bereichen zu tragen. Treten an
der Schiene sowohl geradlinige wie auch krummlinige Abschnitte auf, so können sich
die Gleiter kontinuierlich durch die linearen und die krummlinigen Bereiche bewegen,
ohne dass die Fähigkeit der Schiene verloren ginge, die Last in den geradlinigen
Bereichen zu tragen.
Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung erschließen sich im Laufe
der nachfolgenden Beschreibung derselben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend beispielhalber
anhand der begleitenden Zeichnung beschrieben, die sich wie folgt zusammensetzt.
1 ist eine Skizzenansicht einer Universalführungsvorrichtung
entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines
Gleiters des in 1 gezeigten geradlinigen Führungsschienenabschnittes.
3 ist ein im Querschnitt genommener Frontaufriss
des Gleiters und des in 2 gezeigten geradlinigen Führungsschienenabschnittes,
wobei der Gleiter an der Schiene angeordnet ist.
4 ist eine im Querschnitt genommene Skizzenansicht
des Gleiters und der in 2 und 3
gezeigten geradlinigen Führungsschiene, wobei gezeigt ist, wie die Kugeln rollen
und entlang einer Ringstrecke umlaufen, wenn sich der Gleiter entlang der Schiene
bewegt.
5 ist ein im Querschnitt genommener Frontaufriss
ähnlich demjenigen von 3, wobei jedoch der Gleiter
an einem krummlinigen Führungsschienenabschnitt angeordnet ist.
6 ist eine im Querschnitt genommene Skizzenansicht
des Gleiters und des in 5 gezeigten krummlinigen Führungsschienenabschnittes,
wobei gezeigt ist, wie die Kugeln entlang der Ringstrecke rollen, wenn sich der
Gleiter entlang der Schiene bewegt.
7 ist eine fragmentarische Skizzenansicht
einer an der oberen Fläche eines krummlinigen Führungsschienenabschnittes ausgebildeten
Rollfläche, wobei gezeigt ist, wie die Kugeln an der Rollfläche rollen.
8 ist ein vergrößerter Querschnitt einer
an der oberen Fläche eines krummlinigen Führungsschienenabschnittes ausgebildeten
Rollfläche und einer Lastrollfläche eines Gleiters, wobei gezeigt ist, wie die Kugeln
zwischen der Rollfläche an der Schiene und der Lastrollfläche des Gleiters rollen.
9 ist eine Skizzenansicht einer Universalführungsvorrichtung,
die dadurch hergestellt werden kann, dass eine Kombination aus geradlinigen Führungsschienenabschnitten
und krummlinigen Führungsschienenabschnitten entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel
gebildet wird.
10(a) und 10(b)
sind Skizzenansichten S-förmiger Schienen, wobei jede aus zwei getrennten Führungsschienenabschnitten
besteht.
11 ist eine fragmentarische Skizzenansicht
eines Übergangsschienenabschnittes entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
12 ist eine fragmentarische vergrößerte
Skizzenansicht eines Abschnittes A von 11.
13 ist eine vergrößerte Skizzenansicht
eines Abschnittes B von 11.
14 ist eine im Querschnitt genommene
Frontansicht einer Universalführungsvorrichtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
15 ist ein vergrößerter Querschnitt von
Hauptabschnitten der in 14 gezeigten krummlinigen Führungsschienenabschnitte.
16 ist eine Querschnittsansicht der in
14 und 15 gezeigten
krummlinigen Führungsschienenabschnitte, wobei der Schienenabschnitt an beiden Seitenflächen
derart geschliffen wurde, dass er eine bestimmte Breite aufweist.
17 ist eine fragmentarische Skizzenansicht
einer sich bewegenden Tischvorrichtung, die ein drittes Ausführungsbeispiel der
Erfindung darstellt, wobei bei der sich bewegenden Tischvorrichtung eine Universalführungsvorrichtung
entsprechend der Erfindung zum Einsatz kommt.
18 ist eine Querschnittsansicht bezüglich
der Linie XVIII-XVIII von 17.
19 ist eine perspektivische Ansicht eines
Drehlagers, das bei der in 17 und 18
gezeigten sich bewegenden Tischvorrichtung verwendet wird.
20 ist eine Skizzenansicht der sich bewegenden
Tischvorrichtung, wobei gezeigt ist, wie der Tisch bewegt wird.
21 ist eine Skizzenansicht einer fragmentarischen
Skizzenansicht einer sich bewegenden Tischvorrichtung, die ein viertes Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt, und bei der eine Universalführungsvorrichtung entsprechend
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
22 ist ein Diagramm, das die Anordnung
des Gleiters der in 21 gezeigten sich bewegenden Tischvorrichtung
in einem krummlinigen Bereich zeigt.
In 1 ist eine Universalführungsvorrichtung
entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Eine Bahnschiene 1 ist in einem festen Abschnitt, so beispielsweise einem
Sockel oder einem Fundament, angebracht. Gleiter 2 können sich entlang
der Schiene 1 bewegen. Die Schiene 1 ist aus einem geradlinigen
Führungsschienenabschnitt 1A, einem krummlinigen Führungsschienenabschnitt
1B, der als Bogen mit gegebenem Radius ausgebildet ist, und einem Übergangsschienenabschnitt
1C, der die Schienenabschnitte 1A und 1B verbindet, zusammengesetzt.
Die Gleiter 2 können sich entlang der Schienenabschnitte 1A,
1B und 1C frei bewegen.
2 ist eine perspektivische Ansicht des
geradlinigen Führungsschienenabschnittes 1A, wobei ein Gleiter
2 an dem Schienenabschnitt 1A angeordnet ist. 3
ist eine Frontansicht in einem Querschnitt, der axial bezüglich des geradlinigen
Führungsschienenabschnittes 1A genommen ist. Der geradlinige Schienenabschnitt
1A weist im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Zwei seitliche Kugelrollflächen
10a und zwei obere Kugelrollflächen 10b erstrecken sich in Längsrichtung.
Kugeln 3 rollen an den vier Rollflächen 10a, 10b. Die
beiden seitlichen Kugelrollflächen 10a sind an den gegenüberliegenden Seitenflächen
des geradlinigen Führungsschienenabschnittes 1A ausgebildet, wohingegen
die beiden oberen Kugelrollflächen 10b jeweils um die gegenüberliegenden
Kanten der oberen Fläche des Führungsschienenabschnittes 1A ausgebildet
sind. Die seitlichen Kugelrollflächen 10a sind unter einem
Winkel von 30° in der Zeichnung aus der Horizontalen nach unten gekippt. Die
oberen Kugelrollflächen 10b weisen vertikal nach oben. Bolzenanbringlöcher
11 sind in dem geradlinigen Führungsschienenabschnitt 1A ausgebildet
und in Längsrichtung entlang des Schienenabschnittes 1A gleichmäßig voneinander
beabstandet. Ankerbolzen (nicht gezeigt) sind in die Bolzenanbringlöcher
11 eingebracht, sodass der Schienenabschnitt 1A fest an dem festen
Abschnitt angebracht ist.
Insbesondere 2 und 3
zeigen, dass jeder der vorstehend genannten Gleiter 2 einen beweglichen
Block 4 und zwei Abdeckungen 5 umfasst, die jeweils am den vorderen
und hinteren Endflächen des Blockes 4 angebracht sind. Der bewegliche Block
4 ist mit Gewindelöchern 42 versehen, in die die Ankerbolzen eingeschraubt
sind. Der bewegliche Block 4 weist eine Anbringfläche 41 auf,
an der ein bewegliche Körper, so beispielsweise ein Tisch, angebracht ist. Eine
Endlosringstrecke für die Kugeln 3 ist im Inneren des Gleiters dadurch
ausgebildet, dass die Abdeckungen 5 an dem beweglichen Block
4 angebracht sind. Abdichtungselemente 6, die einen Gleitkontakt
mit der Bahnschiene 1 herstellen, sind jeweils an den Abdeckungen
5 angebracht, wodurch verhindert wird, dass an der Schiene 1 anhaftender
Staub während der Bewegung des Gleiters in den Gleiter 2 eintritt.
Wie insbesondere in 3 gezeigt ist, weist
der vorgenannte bewegliche Block 4 einen horizontalen Abschnitt
4a und ein Paar von Berandungsabschnitten 4b auf, die von dem
horizontalen Abschnitt 4a ausgehen. Der Block 4 weist einen sattelartigen
Querschnitt auf. Der Anbringabschnitt 41 ist in dem horizontalen Abschnitt
4a ausgebildet. Zwei geradlinige Lastrollflächen 43a sind an den
Innenflächen der Berandungsabschnitte 4b des beweglichen Blockes
4 ausgebildet und gegenüber den seitlichen Kugelrollflächen 10a
des geradlinigen Führungsschienenabschnittes 1A angeordnet. Zwei geradlinige
Lastrollflächen 43b sind an der unteren Fläche des horizontalen Abschnittes
4a ausgebildet und gegenüber den oberen Kugelrollflächen 10b des
geradlinigen Führungsschienenabschnittes 1A angeordnet. Kugelrücklauflöcher
44a, die den Lastrollflächen 43a zugeordnet sind, sind jeweils
in den Berandungsabschnitten 4b ausgebildet. Kugelrücklauflöcher
44b, die den Lastrollflächen 43b zugeordnet sind, sind in dem
horizontalen Abschnitt 4a ausgebildet. U-förmige Richtungsänderungsstrecken
51 (4) sind jeweils in den Abdeckungen
5 ausgebildet, um die Lastrollflächen 43a und 43b jeweils
mit den Kugelrücklauflöchern 44a und 44b zu verbinden, wodurch
eine Endlosringstrecke für die Kugeln gebildet ist.
Einige der Kugeln 3 tragen eine Last zwischen der Kugelrollfläche
10a des geradlinigen Führungsschienenabschnittes 1A und der Lastrollfläche
43b des beweglichen Blockes 4. Die anderen Kugeln 3 tragen
eine Last zwischen der oberen Kugelrollfläche 10b des geradlinigen Führungsschienenabschnittes
1A und der Lastrollfläche 43b des beweglichen Blockes
4. Mit der Bewegung jedes Gleiters 2 führen die Kugeln
3 eine Rollbewegung über die Lastrollflächen 43a und
43b aus. Anschließend werden die Kugeln 3 entlastet und treten
in die Richtungsänderungsstrecke 51 in der einen Abdeckung 5 ein.
Die Kugeln rollen sodann durch die Kugelrücklauflöcher 44a und
44b in dem beweglichen Block 4 in der zur Richtung der Rollbewegung
an den Lastrollflächen 43a und 43b entgegengesetzten Richtung,
wobei sie in einem unbelasteten Zustand verbleiben. Nach der Rollbewegung durch
die Kugelrücklauflöcher 44a und 44b treten die Kugeln
3 erneut in den Spalt zwischen der geradlinigen Führungsschiene
1A und dem beweglichen Block 4 durch die Richtungsänderungsstrecke
51 in der anderen Abdeckung 5 ein und rollen anschließend an den
Lastrollflächen 43a und 43b, wobei sie eine Last tragen.
Kugelhalteplatten 45 und 46 sind jeweils an den
unteren Enden der Berandungsabschnitte 4b und dem horizontalen Abschnitt
4a des beweglichen Blockes 4 angeordnet. Die Kugelhalteplatten
45 und 46 werden aus einer Metallplatte ausgestanzt oder aus einem
synthetischen harten Harz mittels Spritzgießen oder mittels eines anderen Verfahrens
hergestellt. Die Kugelhalteplatten 45 und 46 verhindern, dass
die an den Kugelrollflächen 10a und 10b rollenden Kugeln
3 den Gleiter 2 verlassen, wenn der Gleiter 2 von der
Bahnschiene 1 entfernt wird.
4 zeigt, wie die Kugeln 3 an
den seitlichen Rollflächen 10a rollen, die an den Seitenflächen des geradlinigen
Führungsschienenabschnittes 1A ausgebildet sind, wobei die Kugeln entlang
der Strecke umlaufen, wenn sich jeder Gleiter 2 entlang des geradlinigen
Führungsschienenabschnites 1A bewegt. Die Kugeln 3, die an den
an der oberen Fläche des geradlinigen Führungsschienenabschnittes 1A ausgebildeten
oberen Kugelrollflächen 10b rollen, führen eine ähnliche Roll- und Umlaufbewegung
aus.
Wie vorstehend erwähnt wurde, sind die den Lastrollflächen
43a und 43b entsprechenden Richtungsänderungsstrecken
41 in den beiden Abdeckungen 5 ausgebildet, die jeweils an gegenüberliegenden
Endflächen des beweglichen Blockes 4 ausgebildet sind. Durch Anbringen
der Abdeckungen 5 an dem beweglichen Block 4 bildet der Gleiter
2, wie gezeigt, eine Endlosringstrecke für die Kugeln 3. Die Rollflächen
10a und 10b erstrecken sich linear und in Längsrichtung entlang
des geradlinigen Führungsschienenabschnittes 1A. Darüber hinaus sind die
Lastrollflächen 43a und 43b des Gleiters 2 gegenüber
den Rollflächen 10a und 10b jeweils linear ausgebildet. Aus diesem
Grund sind sämtliche gleichzeitig an den Lastrollflächen
43a und 43b rollenden Kugeln 3 in Kontakt mit den Rollflächen
10a beziehungsweise 10b des geradlinigen Führungsschienenabschnittes
1A, was in 4 gezeigt ist. Dies bedeutet, dass,
während sich der Gleiter 2 entlang des geradlinigen Führungsschienenabschnittes
1A bewegt, keine der Kugeln 3 unbelastet ist, ohne dass die Last
zwischen der Rollfläche 10a oder 10b an der Seite der Führungsschiene
1 und der Lastrollfläche 43a oder 43b an der Seite des
Gleiters 4 getragen wäre. Liegt eine große Last an dem Gleiter
2 an, so wird die Last verlässlich getragen, wobei sich der Gleiter
2 gleichmäßig bewegen kann.
5 ist eine im Querschnitt genommene Frontansicht
des krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B, wobei ein Gleiter
2 hieran angebracht ist. Der krummlinige Führungsschienenabschnitt
1B weist eine Querschnittsform auf, die ähnlich derjenigen des vorstehend
beschriebenen geradlinigen Führungsschienenabschnittes ist. Der krummlinige Führungsschienenabschnitt
1B ist als Bogen ausgebildet, der eine gegebene Krümmung R in Längsrichtung
aufweist. Seitliche Rollflächen 12a, die jeweils an die seitlichen Rollflächen
10a anschließen, die wiederum an den gegenüberliegenden Seitenflächen des
geradlinigen Führungsschienenabschnittes 1A angeordnet sind, sind an den
gegenüberliegenden Seitenflächen des krummlinigen Führungsschienenbereiches
1B angeordnet. Obere Rollflächen 12b, die jeweils an die oberen
Rollflächen 10b anschließen, die wiederum an der oberen Fläche des geradlinigen
Führungsschienenabschnittes 1A ausgebildet sind, sind an der oberen Fläche
des krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B ausgebildet.
Da der krummlinige Führungsschienenabschnitt 1B derart ausgebildet
ist, dass er eine gegebene Krümmung aufweist, ergibt sich für den Fall, dass die
Breite L2 des krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B gleich
der Breite L1 des geradlinigen Führungsschienenabschnittes
1A gewählt ist, dass die innere Seitenfläche des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B durch die Berandungsabschnitte 4b oder im Zusammenhang mit
den Abdeckungen 5 begrenzt ist. Aus diesem Grunde ist die Breite L2
des krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B kleiner als die Breite
L1 des geradlinigen Führungsschienenabschnittes 1A gewählt.
Zum Vergleich ist der Querschnitt des geradlinigen Führungsschienenabschnittes
1A in der Zeichnung durch eine Punkt-Strich-Linie angedeutet. Wird die
Breite L2 des krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B kleiner
als die Breite L1 des geradlinigen Führungsschienenabschnittes
1A gewählt, so muss lediglich die innere Seitenfläche des krummlinigen
Führungsschienenabschnittes 1B, wie in 5 gezeigt,
geschliffen werden. Alternativ können, wie in 16 gezeigt,
sowohl die innere Seitenfläche wie auch die äußere Seitenfläche geschliffen sein.
6 zeigt, wie die Kugeln 3 rollen
und entlang der Ringstrecke umlaufen, wenn sich der Gleiter 2 entlang des
krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B bewegt. Es ist gezeigt, wie
die Kugeln 3 an den Rollflächen 12a rollen, die an den gegenüberliegenden
Seitenflächen des krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B ausgebildet
sind. Die Rollflächen 12a sind als Bogen in Längsrichtung der krummlinigen
Führungsschienenabschnitte 1B ausgebildet. Demgegenüber sind die Lastrollflächen
43a des Gleiters 2 gegenüber den Rollflächen 12a linear
ausgebildet. Daher liegen, wie in 6 gezeigt, innerhalb
des krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B nur diejenigen Kugeln
3 an den Rollflächen 12a an, die in der Nähe der beiden Enden
der Lastrollflächen 43a befindlich sind. Außerhalb des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B liegen lediglich diejenigen Kugeln an den Rollflächen 12a an,
die in den mittleren Bereichen der Lastrollflächen 43a befindlich sind.
Dies bedeutet, dass für den Fall, dass sich der Gleiter 2 entlang des krummlinigen
Führungsschienenabschnittes 1B bewegt, lediglich derjenige Teil der Kugeln
3, der an den Lastrollflächen 43a des Gleiters 2 rollt,
eine Last trägt, wohingegen die übrigen Kugeln 3 unbelastet sind und die
Last nicht tragen. Es ist einsichtig, dass sämtliche Kugeln 3, die an den
Lastrollflächen 43a rollen, an den Rollflächen 12a des krummlinigen
Führungsschienenabschnittes 1B in Abhängigkeit von der Krümmung des krummlinigen
Führungsschienenabschnittes 1B anliegen. Auch in diesem Fall tragen einige
Kugeln 3 wenig zum Tragen der Last bei und sind unbelastet. Auch für den
Fall, dass einige Kugeln 3 unbelastet sind und nicht auf diese Weise an
den Rollflächen 12a des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B anliegen, lösen die Kugeln 3 den Eingriff zwischen den Lastrollflächen
43a und den Rollflächen 12 nicht, da die Kugelhalteplatte
46 an dem Gleiter 2 angebracht ist.
7 zeigt, wie die Kugeln 3 an
den Lastrollflächen 43b rollen, die an dem horizontalen Abschnitt
4a des Gleiters 2 ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass
7 eine Perspektive des Gleiters 2 von oberhalb
des krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B darstellt. Da die Lastrollfläche
43b des Gleiters 2 geradlinig ist, während die gegenüberliegende
Rollfläche 12b des krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B
als Bogen ausgebildet ist, liegen für den Fall, dass die Breite der Rollflächen
12b gleich der Breite der seitlichen Rollfläche 12a an dem krummlinigen
Führungsschienenabschnitt und der Breite der Lastrollflächen 43b ist, einige
der Kugeln 3, die an der Lastrollfläche 43b an der Unterseite
des Gleiters 2 rollen, an der inneren Fläche der Rollfläche 12b
an. Die übrigen verlassen die Rollfläche 12b und liegen an der oberen Fläche
des krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B an. Infolgedessen können
die Kugeln 3 gleichmäßig entlang der Endlosringstrecke in dem Gleiter
2 umlaufen.
Aus diesem Grunde ist die Rollfläche 12b, die an der oberen
Fläche des krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B ausgebildet ist,
derart ausgebildet, dass sie eine größere Nutbreite d als die Lastrollflächen
43b aufweist, sodass sämtliche Kugeln 3, die an den Lastrollflächen
43b rollen, gleichzeitig an den Rollflächen 12b, wie in
7 gezeigt, anliegen. 8
ist eine vergrößerte Ansicht, die zeigt, wie die Kugeln 3 die Rollflächen
zwischen der Lastrollfläche 43b an der Unterseite des Gleiters
2 und der Rollfläche 12b an der Oberseite des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B berühren. Die durchgezogene Linie zeigt, wie die Kugeln die Rollflächen
im Querschnitt &agr;-&agr; von 7 berühren. Die Punkt-Strich-Linie
zeigt, wie die Kugeln die Rollflächen im Querschnitt &bgr;-&bgr; berühren. Die Rollflächen
12b sind breiter als die Lastrollflächen 43a gewählt. Darüber
hinaus sind die Rollflächen 12b als Bogen mit einer Krümmung in horizontaler
Richtung in der Ebene von 8 ausgebildet. Aus diesem
Grund bewegen sich, wenn die Kugeln 3 an den geradlinigen Lastrollflächen
43b rollen, die Positionen, an der die Kugeln die Rollflächen
12b berühren, nach rechts und links. Die Kugeln rollen an den Lastrollflächen
43b, während die Last zwischen dem Gleiter und dem krummlinigen Führungsschienenabschnitt
durchweg gehalten ist.
Bei der Universalführungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispieles
ist daher der krummlinige Führungsschienenabschnitt 1B schmäler als der
geradlinige Führungsschienenabschnitt 1A gewählt. Wann immer eine Rollfläche
für die Kugeln 3 für die obere Fläche der Bahnschiene 1 benötigt
wird, wird lediglich die Rollfläche 12b an der oberen Fläche des krummlinigen
Führungsschienenabschnittes 1B breiter als die Lastrollfläche
43b an der Unterseite des Gleiters 2 gewählt. Daher kann sich
der Gleiter 2 frei zwischen dem geradlinigen Führungsschienenabschnitt
1A und dem krummlinigen Führungsschienenabschnitt 1B bewegen,
obwohl der Gleiter 2 derselbe wie bei der linearen Struktur einer Führungsvorrichtung
aus dem Stand der Technik ist.
Bewegt sich der Gleiter 2 entlang des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B, so ist die Anzahl derjenigen Kugeln 3, die an den seitlichen
Rollflächen 12a des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B anliegen, geringer als die Anzahl derjenigen Kugeln 3, die
an den seitlichen Rollflächen 10a des geradlinigen Führungsabschnittes
1A anliegen. Es kann daher nicht abgestritten werden, dass die Fähigkeit
des Gleiters 2, eine Last in dem krummlinigen Bereich der Bahnschiene
1 zu tragen, abnimmt. Gleichwohl ist die Fähigkeit des geradlinigen Bereiches,
eine Last zu tragen, im Vergleich zum krummlinigen Bereich nicht geschmälert. Wirkt
in dem krummlinigen Bereich auf den Gleiter 2 eine große Last, so kann
diese Last ausreichend getragen werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Universalführungsvorrichtung entsprechend
der vorliegenden Erfindung sind die Lastrollflächen 43a und 43b
des Gleiters 2 linear ausgebildet und weisen keine Vorzugsrichtung auf.
Daher kann sich der Gleiter 2 entlang des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B problemlos bewegen, und zwar unabhängig davon, ob der krummlinige Führungsschienenbereich
1B nach rechts oder nach links gebogen ist. Aus diesem Grund kann sich,
wie in 9 gezeigt, der Gleiter 2 auch entlang
einer S-förmigen Bahnschiene 1 bewegen, die sich aus zwei krummlinigen
Führungsschienenabschnitten 1B mit verschiedenen Krümmungsrichtungen zusammensetzt:
Darüber hinaus ist nicht von Nöten, dass sämtliche aufeinanderfolgenden krummlinigen
Führungsschienenabschnitte 1B in einer kontinuierlichen Bahnschiene
1 als Bögen mit gleichem Radius ausgebildet sind. Der Gleiter kann auch
dann frei bewegt werden, wenn krummlinige Schienenabschnitte verschiedener Radien
kombiniert sind.
Wie in 10 gezeigt ist, wird der krummlinige
Führungsschienenabschnitt 1B, der mit einer gleichmäßigen Krümmung ausgebildet
ist, in zwei Schienenstücke 16 und 17 zerschnitten. Anschließend
wird ein Schienenstück 17 um 180° gedreht und mit dem anderen Schienenstück
16 derart kombiniert, dass eine S-förmige Bahnschiene 1 gebildet
ist. Auch in diesem Fall kann der Gleiter 2 frei entlang der Bahnschiene
1 bewegt werden.
In 11 ist das Übergangsschienenstück
1C gezeigt, das den geradlinigen Führungsschienenabschnitt 1A
und den krummlinigen Führungsschienenabschnitt 1B verbindet. Es ist möglich,
die Bahnschiene 1 dadurch aufzubauen, dass der geradlinige Führungsschienenabschnitt
1A und der krummlinige Führungsschienenabschnitt 1B verbunden
werden, ohne dass der Übergangsschienenabschnitt 1C verwendet würde. Wie
vorstehend erwähnt, ist der krummlinige Führungsschienenabschnitt 1B schmäler
als der geradlinige Führungsschienenabschnitt 1A ausgebildet. Darüber hinaus
ist die Rollfläche 12b des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B breiter als die obere Rollfläche 10b des geradlinigen Führungsschienenabschnittes
1A gewählt. Aus diesem Grund wird für den Fall, dass der geradlinige Führungsschienenabschnitt
1A und der krummlinige Führungsschienenabschnitt 1B direkt miteinander
verbunden sind, die gleichmäßige Bewegung des Gleiters 2 unter Umständen
leicht behindert. Aus diesem Grund ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der Übergangsschienenabschnitt 1C zwischen den geradlinigen Führungsschienenabschnitt
1A und den krummlinigen Führungsschienenabschnitt 1B geschaltet,
um den Gleiter 2 gleichmäßig von dem geradlinigen Führungsschienenabschnitt
1A zu dem krummlinigen Führungsschienenabschnitt 1B und umgekehrt
zu fördern.
Der Übergangsschienenabschnitt 1C weist eine Querschnittsform
auf, die ähnlich derjenigen des geradlinigen Führungsschienenabschnittes
1A ist, und erstreckt sich linear. Der Übergangsschienenabschnitt
1C weist Kugelrollflächen auf, die an die Kugelflächen 10a und
10b des geradlinigen Führungsschienenabschnittes 1A und an die
Rollflächen 12a und 12b des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B anschließen. Da der krummlinige Führungsschienenabschnitt
1B schmäler als der geradlinige Führungsschienenabschnitt 1A ausgebildet
ist, ist die Seitenfläche 14 des Übergangsschienenabschnittes
1C, die an die innere Seitenfläche des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B anschließt, schräg an der Seite an dem Ende des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B, wie durch die Punkt-Strich-Linie in 13
angedeutet, abgeschnitten. Die Breite nimmt von dem geradlinigen Führungsschienenabschnitt
1A zu dem krummlinigen Führungsschienenabschnitt 1B hin allmählich
ab. Daher schließt die seitliche Rollfläche 10a, die an der Seite des geradlinigen
Führungsschienenabschnittes 1A ausgebildet ist, an die Rollfläche
12b an, die an der Seitenfläche des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B angeordnet ist, ohne dass stufenartige Änderungen auftreten. Die Kugeln
können daher gleichmäßig zwischen den Rollflächen 10a und 12a
rollen.
Wie in 11 gezeigt ist, ist eine Kugelrollfläche
13a, die an die Rollfläche 10b des geradlinigen Führungsschienenabschnittes
1A und an die Rollfläche 12b des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B anschließt, an der oberen Fläche des Übergangsschienenabschnittes
1C ausgebildet. Wie in 12 und 13
gezeigt ist, nimmt die Breite der Kugelrollfläche 13B an der Seite am Ende
des krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B allmählich zu. Dies erzeugt
eine Verbindung zwischen den Rollflächen 10a und 12b mit unterschiedlichen
Breiten, ohne dass stufenartige Änderungen vorhanden wären. Aus diesem Grund rollen
Kugeln, die an der Rollfläche 12b des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
1B gerollt sind, auf die obere Rollfläche 10b des schmäler als
die Rollfläche 12b seienden geradlinigen Führungsschienenabschnittes, ohne
dass sie hiervon in Eingriff genommen würden. Auf diese Weise kann sich der Gleiter
gleichmäßig von dem krummlinigen Bereich in den geradlinigen Bereich der Bahnschiene
bewegen.
In 14 ist eine Universalführungsvorrichtung
entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Eine Bahnschiene 7 und ein Gleiter 8 weisen einen ähnlichen Grundaufbau
wie die jeweiligen Entsprechungen beim vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
auf. Im Unterschied hierzu weist die Schiene 7 zwei Kugelrollflächen
71a und zwei Kugelrollflächen 71b an gegenüberliegenden Seiten,
ein Paar über dem anderen, auf. Die oberen Rollflächen 71a sind unter einem
Winkel von 45° nach oben verkippt. Die unteren Rollflächen 71b sind
unter einem Winkel von 45° nach unten verkippt. Der Gleiter 8 weist
Lastrollflächen 81a und 81b auf, die unter Winkeln verkippt sind,
die den Kugelrollflächen 71a beziehungsweise 71b entsprechen.
14 zeigt, wie der Gleiter 8
an dem geradlinigen Bereich der Bahnschiene 7, das heißt an dem geradlinigen
Führungsschienenabschnitt 7A, angeordnet ist. Ein krummliniger Führungsschienenabschnitt
7B, der an den geradlinigen Führungsschienenabschnitt 7A anschließt,
ist schmäler als der geradlinige Führungsschienenabschnitt 7A gewählt,
und zwar auf gleiche Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel. 15
ist eine im Querschnitt genommene Frontansicht des krummlinigen Führungsschienenabschnittes
7B, in der der Umriss des geradlinigen Führungsschienenabschnittes
7A zudem durch eine Punkt-Strich-Linie angedeutet ist.
Bei der auf diese Weise aufgebauten Universalführungsvorrichtung entsprechend
dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der krummlinige Führungsschienenabschnitt
7B schmäler als der geradlinige Führungsschienenabschnitt 7A gewählt,
und zwar auf dieselbe Weise, wie dies beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Infolgedessen kann sich der Gleiter 8 frei zwischen dem geradlinigen Führungsschienenabschnitt
7A und dem krummlinigen Führungsschienenabschnitt 7B bewegen.
Bei den vorstehend angegebenen Ausführungsbeispielen findet die vorliegende
Erfindung bei Universalführungsvorrichtungen Verwendung. Wird eine ringförmige Bahnschiene
dadurch zusammengestellt, dass mehrere krummlinige Führungsschienenabschnitte mit
vorstehend beschriebener Struktur kombiniert werden, so kann sich der Gleiter entlang
dieser Schiene bewegen. Eine krummlinige Führungsvorrichtung kann einfach konstruiert
werden.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Lastrollflächen
43a und 43b, die an dem Gleiter 2 ausgebildet sind, linear
ausgebildet. Aus diesem Grunde kann eine Universalführungsvorrichtung dadurch hergestellt
werden, dass Gleiter bestehender linearer Führungsvorrichtungen direkt eingesetzt
werden. Entsprechend wird bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
der krummlinige Führungsschienenabschnitt 1B schmäler als der geradlinige
Führungsschienenabschnitt 1A gewählt, um zu ermöglichen, dass sich der
Gleiter der geradlinigen Führungsvorrichtung leicht entlang des krummlinigen
Führungsschienenabschnittes 1B bewegt. Aufgrund des Krümmungsradius des
krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B kann es jedoch unmöglich sein,
die Struktur in ausreichendem Maße allein durch eine Verringerung der Breite des
krummlinigen Führungsschienenabschnittes 1B anzupassen. Der krummlinige
Führungsschienenabschnitt 1B kann durch die Berandungsabschnitte
4b der Gleiter 2 oder im Zusammenhang mit den Abdeckungen
5 in seiner Bewegung beeinträchtigt werden. Entsprechend wird in diesem
Fall die Länge des Gleiters 2, genommen in Längsrichtung bezüglich der
Bahnschiene 1, verringert, wodurch eine Wechselwirkung zwischen dem krummlinigen
Führungsschienenabschnitt 1B und dem Gleiter 2 verhindert wird.
In 17 und 18
ist eine sich bewegende Tischvorrichtung gezeigt, bei der eine Universalführungsvorrichtung
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt,
wobei die sich bewegende Tischvorrichtung ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung
darstellt. Bahnschienen 1 und 1' sind an einem festen Abschnitt,
so beispielsweise an einem Sockel oder einem Fundament, angebracht. Gleiter
2 können sich entlang der Schienen 1 und 1' bewegen.
Ein Tisch 92 ist an den Gleitern angeordnet.
Die Bahnschienen 1 und 1' setzen sich aus der ersten
Schiene 1 und der zweite Schiene 1' zusammen, die sich parallel
erstrecken und gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Die Schiene 1
umfasst einen geradlinigen Führungsschienenabschnitt 1A, einen krummlinigen
Führungsschienenabschnitt 1B, der als Bogen mit gegebener Krümmung ausgebildet
ist, sowie einen Übergangsschienenabschnitt 1C, der den geradlinigen Führungsschienenabschnitt
1A und den krummlinigen Führungsschienenabschnitt 1B verbindet.
Auf ähnliche Weise umfasst die Schiene 1' einen geradlinigen Führungsschienenabschnitt
1'A, einen krummlinigen Führungsschienenabschnitt 1'B, der als
Bogen mit gegebener Krümmung ausgebildet ist, sowie einen Übergangsschienenabschnitt
1'C, der den geradlinigen Führungsschienenabschnitt 1'A und den
krummlinigen Führungsschienenabschnitt 1'B verbindet. Die Krümmungsradien
der krummlinigen Führungsschienenabschnitte 1B und 1'B seien R1
beziehungsweise R2. Die Mittelpunkte der Krümmungsradien fallen zusammen.
Mehrere Gleiter 2 (beispielsweise zwei) sind an jeder der
Schienen 1 und 1' angebracht. Insgesamt vier Gleiter tragen den
Tisch. Die Gleiter 2 können sich frei an der ersten Schiene 1
(1A, 1B, 1C) und an der zweiten Schiene 1' (1'A,
1'B, 1'C) bewegen. Ein Paar fester Platten 91 ist über
den ersten und zweiten Reihen der Gleiter 2 – in Bewegungsrichtung
an den Schienen 1 und 1' betrachtet – angeordnet. Die festen
Platten 91 weisen längliche Rechteckform auf und sind an den oberen Flächen
der Gleiter 2 mittels Befestigungsmitteln, so beispielsweise mittels Schrauben,
angebracht. Dies bedeutet, dass die festen Platten 91 – in Längsrichtung
der Schienen 1 und 1' betrachtet (das heißt in Richtung der Anordnung
der Schienenabschnitte) – Gleiter 2 überspannen, die einander benachbart
sind.
Der Tisch 92 ist derart angeordnet, dass er gegenüber den
festen Platten drehbar ist. Eine Welle 93 ist an der unteren Fläche des
Tisches 2 angeordnet. Drehlager 90 zum drehbaren Halten der Welle
93 sind an den oberen Flächen der festen Platten 91 angebracht.
Die Drehlager 90 ermöglichen, dass der Tisch 92 gegenüber den
festen Platten eine Drehung ausführt, während die Lager eine Last von dem Tisch
92 aufnehmen. Die Drehlager 90 sind in Gehäusen 94 angebracht,
die wiederum in den festen Platten 91 angebracht sind. Jedes der Drehlager
90 weist eine äußere Laufbahn 90a, die an dem Gehäuse angebracht
ist, sowie eine innere Laufbahn 90b, die an der Welle 93 angebracht
ist, auf.
19 zeigt eines der Drehlager
90. Eine V-förmige Rollfläche ist sowohl an der äußeren Laufbahn
90a wie auch an der inneren Laufbahn 90b angeordnet. Eine Kugelrollstrecke
von im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt ist zwischen diesen Rollflächen ausgebildet.
Mehrere Rollkörper 95 sind in der Rollkörperrollstrecke angeordnet und
abwechselnd in Drehrichtung rechtwinklig zueinander verkippt. Die Rollkörper
95 rollen entlang der Rollkörperrollstrecke, wobei sie eine Last aufnehmen.
Abstandshalter 96 sind zwischen benachbarten Rollkörpern 95 angeordnet,
um die Rollkörper 95 in einem gegebenen Abstand zu halten.
Entlang der Rollkörperrollstrecke weisen zwei horizontal an denselben
Abstandshalter 96 angrenzende Rollkörper 95 Achsen auf, die senkrecht
zueinander sind. Die Rollkörper 95 werden in nach außen weisende Rollkörper
95a und nach innen weisende Rollkörper 95b unterteilt. Die Abstandshalter
96 halten die nach außen weisenden Rollkörper 95a in einer derartigen
Anordnung, dass deren Achsen C zur Drehmitte B hin weisen, die in der Drehmitte
der äußeren Laufbahn 90a und der inneren Laufbahn 90b liegen.
20 zeigt, wie die Bahnschienen
1 und 1', die jeweils aus den Schienenabschnitten 1A,
1B und 1C sowie aus den Schienenabschnitten 1'A,
1'B und 1'C bestehen, kombiniert werden, um eine S-Form zu erhalten.
Die festen Platten 91 und der Tisch 92 bewegen sich entlang der
S-förmigen Schiene. Während der Bewegung an den krummlinigen Schienenabschnitten
1B und 1'B sind die Gleiter 2 in tangentiale Richtung
der krummlinigen Schienenabschnitte 1B und 1'B gerichtet. Daher
drehen sich die an den Gleitern 2 angebrachten festen
Platten 91 um die Mitte O des Krümmungsradius. Als Ergebnis nimmt der Abstand
zwischen den Gleitern 2, die sich an der inneren Bahnschiene
1 bewegen, ab, wohingegen der Abstand zwischen den Gleitern 2,
die sich an der äußeren Bahnschiene 1' bewegen, zunimmt. Da die festen
Platten 91 drehbar an dem Tisch 92 angebracht sind, lassen die
Platten derartige Abstandsschwankungen zwischen den Gleitern zu und ermöglichen
so eine gleichmäßige Bewegung der Gleiter 2.
21 und 22
zeigen eine sich bewegende Tischvorrichtung, die bei einer Universalführungsvorrichtung
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt,
wobei die sich bewegende Tischvorrichtung ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung darstellt. Beim vierten Ausführungsbeispiel sind die erste Bahnschiene
1 und die zweite Bahnschiene 1' parallel zueinander angeordnet,
wobei zwei Gleiter 2 an beiden Schienen 1 und 1' angebracht
sind. Diese vier Gleiter 2 tragen den Tisch 92 auf dieselbe Weise,
wie dies beim dritten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Gleichwohl unterscheidet
sich die bewegliche Tischvorrichtung entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel
von der beweglichen Tischvorrichtung entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel
dadurch, dass die vier Gleiter 2 jeweils eigene Drehlager 90 aufweisen,
und der Tisch 92 drehbar von dem Drehlager 90 gehalten wird. Die
Drehlager 90 sind strukturell den Drehlagern beim dritten Ausführungsbeispiel
ähnlich. An den vier Ecken des Tisches 92 angebrachte Wellen sind drehbar
gehalten.
Bei der drehbaren Tischvorrichtung entsprechend diesem Ausführungsbeispiel
tragen die Gleiter 2 die vier Ecken des Tisches 92, weshalb der
Tisch 92 stabiler als beim dritten Ausführungsbeispiel gehalten werden
kann. Da die vier Gleiter 2 drehbar an dem Tisch gehalten werden, drehen
sich die Gleiter 2, die sich entlang der krummlinigen Führungsschienenabschnitte
1B und 1'B bewegen, beliebig und unabhängig voneinander und werden
in tangentiale Richtung &thgr;1, &thgr;2, &thgr;3 und &thgr;4 der krummlinigen Führungsschienenabschnitte
1B, 1'B, wie in 22 gezeigt, ausgerichtet.
Dies ermöglicht eine gleichmäßige Bewegung der Gleiter 2.
Bewegt sich der Tisch 92 zwischen Bahnschienen
1 und 1', die verschiedene Krümmungsradien aufweisen, was beispielsweise
dann der Fall ist, wenn eine Bewegung von den geradlinigen Bereichen 1A,
1'A der Schienen 1, 1' in die krummlinigen Bereiche
1B, 1'B erfolgt, so wird für den Fall, dass der Abstand zwischen
den Gleitern 2 konstant gehalten wird, verhindert, dass die Gleiter
2 in ihrer Bewegung durch die Schienen 1 und 1' beeinträchtigt
werden, was eine gleichmäßige Bewegung des Tisches 2 verhindern würde.
Gleichwohl sind Spalten zwischen den Gleitern 2 der Schienen
1, 1' dadurch vorgesehen, dass die Breite der Schienen
1 und 1' schmäler als vorstehend beschrieben gewählt wird. Die
Spalte beseitigen die Wechselwirkung zwischen den Gleitern 2 und den Schienen
1, 1', sodass eine gleichmäßige Bewegung der Gleiter
2 sichergestellt ist.