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P & L GmbH & Co. KG ROE060501 PCT-3/mh/Fi Turmweg 31 08 . 05 . 2006 20148 Hamburg

LINEARFüHRUNGSSCHIENE FüR EIN LINEARFüHRUNGSSYSTEM MIT KüHLMITTELNUT

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Linearführungschiene für ein Linearführungssystem gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs .

Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Linearführungsschiene mit einem mittels abrollender Elemente längs der Linearführungschiene bewegbaren Führungswagen, wobei die Linearführungsschiene an ihrer Oberseite mit Befestigungsausneh- mungen versehen ist, um diese mittels Schrauben oder ähnlichem mit einem Bauelement oder einer Baugruppe einer Werkzeugmaschine oder eines Bearbeitungszentrums oder ähnlichem zu verbinden. Die Befestigungsausnehmungen sind mittels eines Abdeckbandes abgedeckt, um eine glatte Oberfläche zu schaffen und um das Eindringen von Spänen, Schmutz oder Kühlmittel in den Zwischenraum zwischen der Linearführungsschiene und dem Führungswagen zu verhindern.

In Werkzeugmaschinen werden häufig Führungssysteme mit Rollen

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oder Kugeln, so genannte Rollenschienenführungen oder Kugelschienenführungen eingesetzt. Die Führungen bestehen aus Führungsschienen und Führungswagen. Die Führungswagen können auf den Führungsschienen mit relativ wenig Kraft bei gleichzeitig hoher Steifigkeit hin und her verfahren werden. Die Führungsschienen werden an einem Bauteil, die Führungswagen an einem anderen Bauteil, z.B. einem Schlitten der Maschine, befestigt. über einen geeigneten Antrieb, z.B. Kugelrollspindelantriebe oder Linearmotoren, wird eine Relativbewegung in Richtung der Führungsschienen zwischen den Bauteilen erzeugt. Auf diese Weise werden z.B. Zustellachsen in Werkzeugmaschinen aufgebaut .

Bei modernen Werkzeugmaschinen werden die Achsen häufig mit hohen Geschwindigkeiten verfahren. Da die Führungswagen aufgrund ihrer Vorspannung und eventuell vorhandener Dichtelemente nicht reibungsfrei sind, entsteht bei dem Verfahren der Führungswagen auf den Führungsschienen Wärme. Die Wärme erwärmt nicht nur die Führungsschienen und Führungswagen sondern über Wärmeleitung und Strahlung auch die daran befestigten Bauteile. Diese dehnen sich entsprechend ihren Wärmeausdehnungskoeffizienten aus. In der Folge verformt sich die Maschine. Es entstehen zusätzliche Ungenauigkeiten und Abweichungen bei der Bearbeitung, die unerwünscht sind.

Es ist bekannt, die Führungsschienen mit Abdeckbändern zu versehen. Diese Abdeckbänder decken die Schraubenköpfe zur Befestigung der Führungsschienen ab und dienen dazu, eine glatte Fläche auf den Führungsschienen für die Abstreifer an den Führungswagen zu schaffen, die ein Eintreten von Schmutz in die Führungswagen verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Linearführungs- system und eine zugehörige Linearführungsschiene zu schaffen,

welche bei Vermeidung der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile eine Temperaturregelung ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs sowie der nebengeordneten Ansprüche gelöst, die Unteransprüche zeigen jeweils vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass im Bereich der Linearführungsschiene zumindest eine, sich über einen Teil der Länge der Linearführungsschiene erstreckende Kühlmittelnut ausgebildet ist. Mittels der Kühlmittelnut kann somit ein Kühlmittel so durchgeleitet werden, dass dieses in optimaler Weise die Linearführungsschiene kühlt. Dabei ergeben sich unterschiedliche Ausgestaltungsvarianten, die nachfolgend beschrieben werden. Die Kühlmittelnut kann an der Oberseite oder der Unterseite der Linearführungsschiene ausgebildet sein, es ist auch möglich, die Kühlmittelnut in einem Bauteil, beispielsweise einem Maschinenbett auszubilden und somit eine aus dem Stand der Technik bekannte Linearführungsschiene zu verwenden. In all diesen Fällen ist eine optimale Kühlung gewährleistet, welche Längenänderungen durch Erwärmung vermeidet.

Durch geeignete Mittel ist es möglich, die Durchströmung des Kühlmittels linear oder turbulent zu gestalten, um eine optimale Wärmeabfuhr zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß ist gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgese ^¬ hen, dass in der Linearführungsschiene an deren oberem Bereich, bevorzugt an deren Oberseite, abgedeckt durch das Abdeckband, zumindest eine, sich über zumindest einen Teil der Länge der Linearführungsschiene erstreckende Kühlmittelnut ausgebildet ist.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus.

Durch die Kühlmittelnut ist es möglich, die Linearführungsschiene direkt zu kühlen und deren Temperatur zu regeln. Hierdurch werden die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden. Es ist möglich, jegliche Formänderung der Linearführungsschiene sowie des Linearführungssystems, welche durch Temperaturänderungen bedingt ist, zu eliminieren.

Die Erfindung schafft somit eine sehr einfache Lösung zur Temperierung der Führungsschienen, bei der die Erwärmung minimiert wird.

Gemäß der Erfindung werden die Führungsschienen so ausgebildet, dass diese oben eine eckige, runde oder anders geformte Kühlmittelnut in Längsrichtung aufweisen. Die Kühlmittelnut verbindet somit die Befestigungsausnehmungen oder Einsenkungen für die Schrauben zur Befestigung der Führungsschienen. Wenn das Abdeckband auf die Schienen gebracht wird, entsteht ein geschlossener Hohlraum entlang der Führungsschiene, wenn die Schraubenköpfe zur Befestigung der Schiene ausreichend tief sitzen. Der nutförmige Querschnitt wechselt sich ab mit den Befestigungsausnehmungen oder Einsenkungen und den darin befindlichen Schrauben. Dieser Hohlraum wird erfindungsgemäß genutzt, um eine geeignete Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, hindurchzuleiten und so die Führungsschiene zu temperieren und eventuell entstehende Wärme aus der Verfahrbewegung der Führungswagen abzuführen.

In einer alternativen Ausgestaltungsvariante kann die Kühlmittelnut an der Unterseite der Linearführungsschiene vorgesehen sein. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere für Linearführungsschienen, bei welchen kein oberes Abdeckband vorgese-

hen ist und beispielsweise die Schraubenöffnungen mittels Stopfen oder ähnlichem verschlossen werden.

Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Kühlmittelnut direkt in dem Bauteil auszubilden, an welchem die Linearführungsschiene montiert ist. Auch hierbei können Ausbuchtungen oder Ausnehmungen im Bereich der Befestigungsschrauben möglich sein, um deren Umströmung zu optimieren.

Es ist erfindungsgemäß ein geeigneter Schlauch- oder Rohran- schluss, z.B. durch eine Verschraubung im Abdeckblech am Anfang und am Ende der Führungsschiene vorteilhaft. Der Querschnitt des Hohlraums kann relativ klein sein, da die durch das Verfahren der Achsen entstehende Wärme auch relativ gering ist. Außerdem ist es sehr vorteilhaft, dass sich der nutförmi- ge Querschnitt des Hohlraumes mit den Einsenkungen für die Schrauben in kurzen Abständen abwechselt. Das führt zu Verwir- belungen in der Kühlflüssigkeit und damit besserer Temperierung der Führungsschiene.

Der Durchfluss kann kontinuierlich oder getaktet oder anders gesteuert entsprechend den Anforderungen der Bearbeitung erfolgen.

Um eventuelle Leckagen zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, die Kühlflüssigkeit mit Unterdruck durch die Führungsschienen zu saugen. Kleine Leckagen führen dann nicht zu einem Austreten der Flüssigkeit und müssen nicht aufwendig abgedichtet werden. An den Leckagen wird dann etwas Umgebungsluft mit angesaugt, die in kleinen Mengen aber nicht weiter störend ist. Außerdem besteht nicht die Gefahr des Abhebens des Abdeckbandes, sondern das Abdeckband wird zusätzlich durch den Unterdruck an die Führungsschiene angedrückt.

Alternativ ist es erfindungsgemäß möglich, die Kühlflüssigkeit auch mit überdruck durch den Hohlraum in den Führungsschienen zu drücken, wenn dafür gesorgt wird, dass das Abdeckband ausreichend fest ist und keine Leckagen vorhanden sind.

Ein großer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Wärme direkt am Entstehungsort abgeführt wird. Alternativ mögliche Bohrungen für Kühlflüssigkeit in den an den Führungen oder Führungswagen befestigten Bauteilen könnten die Wärme nur durch Wärmeleitung abführen und sind daher weniger effizient.

Im Nachfolgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Teil-Längs-Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Linearführungsschiene,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Linearführungsschiene ohne Abdeckband,

Fig. 3 eine Schnittansicht, quer zur Längsachse, des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 eine Schnittansicht, analog Fig. 1, eines weiteren Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 und 6 Schnittansichten, analog Fig. 3, des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels,

Fig. Ia und 7b eine perspektivische Ansicht der Linearführungsschiene in Oberansicht und Unteransicht,

Fig. 8 eine Längs-Schnittansicht, analog den Fig. 1 und 4, eines weiteren Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 und 10 Quer-Schnittansichten, analog den Darstellungen der Fig. 5 und 6, und

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht der in den Fig. 8 bis 10 dargestellten Linearführungsschiene.

Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen werden gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Die erfindungsgemäße Linearführungsschiene 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist mit Befestigungsausnehmungen 3 versehen, um diese mittels Schrauben 7 an einem Bauteil 8 zu befestigen. Die Befestigungsausnehmungen sind abgestuft, damit der Kopf der Schraube entsprechend versenkt untergebracht werden kann. Die Anzahl der Schrauben sowie deren Größe ist ebenso von den konstruktiven Gegebenheiten abhängig, wie die Ausgestaltung und Dimensionierung der Linearführungsschiene selbst.

Die Linearführungsschiene 1 ist mit einem Abdeckband 4 versehen, welches eine plane Oberfläche schafft und die Befestigungsausnehmungen 3 abdeckt, so dass kein Schmutz, keine Späne oder ähnliches in den Zwischenraum zwischen der Linearführungsschiene und einem auf dieser linear bewegbaren Führungswagen 2 (siehe Fig. 3) eindringen kann. Insbesondere in der Darstellung der Fig. 3 wurde darauf verzichtet, die Wälzkörper (Kugeln, Rollen oder ähnliches) darzustellen, da diese aus dem Stand der Technik bekannt sind. Gleiches gilt für weitere konstruktive Ausgestaltungen sowohl des Führungswagens als auch der Linearführungsschiene.

Erfindungsgemäß ist an der Oberseite der Linearführungsschiene

eine Kühlmittelnut 5 vorgesehen, welche sich über deren Länge erstreckt und dabei die Befestigungsausnehmungen 3 verbindet. Kühlmittel kann mittels Kühlmittelanschlüssen 6, die entweder an der Oberseite oder an der Stirnseite der Linearführungsschiene angebracht sein können, zugeführt bzw. abgeführt werden. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise die rechte Schraube 7 tiefer versenkt, um Raum für den Anschluss des Kühlmittelanschlusses 6 zu gewinnen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 bis 7 ist die Kühlmittelnut 5 im unteren Bereich der Linearführungsschiene 1, d.h., an ihrer Unterseite, ausgebildet. Die Dimensionierung und Breite der Kühlmittelnut 5 ist dabei an die Anforderungen anpassbar. Der Querschnitt kann beispielsweise im Bereich der Schrauben 7 vergrößert sein, so wie dies die Fig. 5 zeigt. Der übrige Querschnitt kann halbkreisförmig oder rechteckig ausgebildet sein. Fig. 7a zeigt eine perspektivische Ansicht der Linearführungsschiene 1 in Oberansicht, während Fig. 7b eine Unteransicht dieser Linearführungsschiene zeigt.

Die Fig. 8 bis 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung der Fig. 4 bis 7. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kühlmittelnut 5 in dem Bauteil 8 ausgebildet, auf welches die Linearführungsschiene 1 aufgeschraubt bzw. an welchem diese befestigt ist. Die Linearführungsschiene 1 braucht damit gegenüber dem Stand der Technik nicht wesentlich verändert werden. Auch hierbei versteht sich, dass im Bereich der Schrauben 7 die Kühlmittelnut 5 einen größeren Querschnitt aufweisen sollte, um die Umströmung zu optimieren.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr ist es im Rahmen der Erfindung insbesondere möglich, mehrere der oben genannten Varianten zu kombinieren und somit beispielsweise an einer Linearführungsschiene

mehrere Kühlmittelnuten vorzusehen.

Bezugszeichenliste

1 Linearführungsschiene

2 Führungswagen

3 Befestigungsausnehmung

4 Abdeckband

5 Kühlmittelnut

6 Kühlmittelanschluss Schraube Bauteil