DE3505563A1

DE3505563A1 - Gleitfuehrungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3505563A1
Application number: DE19853505563
Authority: DE
Inventors: Michael Leonard Greenford Middlesex Kirby
Original assignee: Hepco Slide Systems Ltd
Current assignee: Hepco Slide Systems Ltd
Priority date: 1984-02-20
Filing date: 1985-02-18
Publication date: 1985-09-19
Also published as: SE8500664L; IT1182201B; IT8547688A1; NL8500345A; GB2154672B; JPS60211013A; GB8404448D0; CH668571A5; SE8500664D0; FR2559698B1; GB8503199D0; IT8547688A0; FR2559698A1; GB2154672A

Description

HEPCO SLIDE SYSTEMS LIMITED, 1 AINTREE ROAD, GREENFORD, MIDDLESEX. UB6. 7LA., ENGLAND

Gleitführungsuorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleitführungsuorrichtung und insbesondere auf ein Rohelement dafür, auf ein Verfahren zur Herstellung des Rohelements und der Gleitführungsuorrichtung und auf ein System zur Verwendung der Gleitführungsuorrichtung.

Gleitführungssysteme wie z.B. linear bewegbare Maschinengleitführungsuorrichtungen,bei denen eine lineare Präzisionsbewegung für z.B. eine Druckmaschine oder Maschinenwerkzeuge uorgesehen werden soll, sind bekannt. Sie haben jedoch die Tendenz, insbesondere in der Umgebung zu korrodieren, in der sie arbeiten sollen, und dies kann zu Ungenauigkeiten in ihrer Bewegung oder in der Bewegung der Maschine führen, zu deren Kontrolle sie beitragen sollen, was bedeutet, daß sie oft ersetzt werden müssen. Dies ist sowohl bezüglich der Austauschteile als auch bezüglich der Ausfallzeit der Maschine kostspielig. Diese Tendenz bedeutet auch, daß die Gleitführungselemente nicht allgemein, beispielsweise

Asamstrasse 8, D-8000 München 90 Telefon (089) 653665; Telefax (089) 653218 Telex: 5214168 soza d

Patentanwalt Dr. Ing. Dipl.-Ing. A SoIf (München) Patentanwalt Dipl.-Ing. Chr. Zapf (Wuppertal)

in der Nahrungsmittelindustrie oder in der Hochpräzisionsfotograf ieindustrie verwendet werden können, wo Hygiene wesentlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben.

Diese Aufgabe ist durch die Lehren der Ansprüche 1, 2, 7 und 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Rohelement aus rostfreiem Stahl für eine Gleit führungsvorrichtung geschaffen, die bei Gebrauch einen Teil besitzt, der mit einem Lager zusammenwirkt, wobei der Teil härtbar ist und zumindest ein Teil des Rests relativ unhärtbar ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Rohelement aus rostfreiem Stahl zur Herstellung einer Gleit führungsvorrichtung geschaffen worden, die einen Körper und einen Teil besitzt, der bei Gebrauch mit einem Lager zusammenwirkt, wobei das Rohelement einen härtbaren rostfreien Stahl zur Bildung des Teils und einen rostfreien Stahl, der relativ unhärtbar ist, zur Bildung des Körpers aufweist und die beiden Stähle zusammen befestigt sind.

Die härtbaren und relativ unhärtbaren Teile oder Stähle können integral durch Elektronenstrahlschweißen verschmolzen sein.

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Die härtbaren und relativ/ unhärtbaren Teile oder Stähle können durch einen Laser verschmolzen bzw. zusammengeschmolzen sein.

Die Zusammensetzung des härtbaren Teils oder Stahls kann auf einer Gewichtsprozentbasis 0,95 - 1,20 C, ungefähr 1,0 Si, ungefähr 1,0 Mn, 16 - 18 Cr, ungefähr 0,75 Mo, ungefähr 0,03 S und ungefähr 0,04 P enthalten und die Zusammensetzung des relativ/ unhärtbaren Teils oder Stahls kann enthalten 0,09 - 0,15 C, 0,00 - 1,0 Si, ungefähr 1,00 Mn, ungefähr 1,0 Ni, 11,00 - 14 Cr, 0,030 - 0,045 S und 0,040 - 0,045 P.

Die Zusammensetzung des relativ/ unhärtbaren rostfreien Stahls kann vorzugsweise 0,12 Min C, 1,0 Max Si, 1,00 Mn, 1,00 Ni, 12 - 14 Cr, 0,045 Max S und 0,045 P enthalten.

Das Rohelement kann ein im wesentlichen ebenes Rohelement sein und der Teil kann eine Seitenkante bzw. Schmalseite von diesem Teil sein.

Es können zwei Teile vorgesehen sein, die entsprechende Seitenflächen des Rohelementes umfassen.

Das Rohelement kann ein gebogenes, im wesentlichen ebenes Rohelement umfassen, wobei der Teil eine Seitenfläche des Rohelementes ist.

Es können zwei Teile vorgesehen sein, die die entsprechenden Seitenflächen des Rohelementes umfassen.

Das Rohelement kann ein toroidförmiges oder zylindri-

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sches Rohelement umfassen und der Teil kann ein radial gerichteter Flansch sein, der sich um dessen Umfang herum erstreckt.

Der Flansch kann zum Zentrum des Toroids oder Zylinders gerichtet sein.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Gleitstück bzw. eine Gleit führungsvorrichtung aus rostfreiem Stahl geschaffen, ] Ü die aus einem Rohelement entsprechend den oben beschriebenen Rohelementen hergestellt ist, wobei der Teil gehärtet ist und zumindest ein Teil des Restes ungehärtet ist.

Der oder jeder Teil kann sich zu einer V-Formation bzw. -Gestalt verjüngen.

Der Spitzenwinkel des "V" kann 90° sein.

Der oder jeder Teil kann eine Härte im Bereich von 58 60 Rockwell "C" besitzen.

Der Rest oder Körper kann eine Einrichtung zum Befestigen der Gleitführungsvorrichtung an einer Träger-, Unterstutzungs- oder Aufspannplatte umfassen.

Die Befestigungseinrichtung kann eines oder mehrere Durchgangs löcher aufweisen.

3Ü Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Rohelementes aus rostfreiem Stahl für eine Gleitführungsvorrichtung ge-

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schaffen, die bei Gebrauch einen Teil besitzt, der mit einem Lager zusammenwirkt, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß zwei rostfreie Stähle mit unterschiedlicher Zusammensetzung vorgesehen werden, von denen einer härtbar und einer relativ unhärtbar ist, daß die beiden Stähle zusammengehalten werden und ihre benachbarten Kanten bzw. Randbereiche so vereinigt bzw. aufgeschmolzen werden, daß sie verschmelzen, daß das verschmolzene Metall verfestigt wird, daß das Rohelement roh zur benötigten allgemeinen Gestalt geformt wird und daß dann das roh geformte Rohelement einem Härtungsprozess unter Vakuum unterworfen wird, bei dem lediglich der Teil gehärtet wird.

Das Verfahren kann die Schritte umfassen, daß das Rohelement vom dem vakuumhärtenden Ofen entnommen wird, und daß dann das Rohelement über im wesentlichen seinen gesamten Oberflächenbereich geschliffen und/oder poliert wird, um eine glatte fertig bearbeitete Gleitführungsvorrichtung zu schaffen.

Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist ein Gleitführungssystem geschaffen, das eine Gleitführungsvorrichtung aus rostfreiem Stahl, wie sie oben beschrieben,oder nach einem oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist, und eine Anzahl von Lagern in einem Schlitten oder Wagen umfaßt, wobei die Gleitführungsvorrichtung und der Schlitten relativ hin und her bewegbar sind, wobei die Lager bzw. Traganordnungen an der oder jeder gehärteten Schmalseite oder jedem Flansch der Gleitführungsvorrichtung bzw. des Gleitstücks unterstützen.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand einer erfindungsgemäßen Gleitführungsvorrichtung und der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigen:

^cj Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Gleitstück aus rostfreiem Stahl,

Fig. 2 eine Endansicht des in Fig. 1 gezeigten Gleitstücks, und
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Fig. 3 in größerem Maßstab eine isometrische Explosions ansicht eines Gleitführungssystems,in dem ein Gleitstück gemäß Fig. 1 oder 2 eingebaut ist.

1'; Das in der Zeichnung gezeigte Gleitstück (Schieber) 1 ist im allgemeinen rechteckförmig und eben und besitzt gegenüberliegende Längsschmalseiten oder Teile 2, die aus einem härtbaren, rostfreien Stahl hergestellt sind, und einem Körper oder Restteil 3, der aus einem relativ 0 unhärtbaren oder weichen rostfreien Stahl hergestellt ist. Das gesamte Gleitstück 1 ist präzisionsgeschliffen und korrosionsbeständig. Die Schmalseiten 2 sind U-förmig, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die geneigten Oberflächen 4 der V-fömigen Seitenflächen bilden im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Winkel von 90° miteinander. Das Präzisionsschleifen liefert eine Parallelität von 0,013 mm pro Meter über die V-förmigen Schmalseiten 4 und eine ähnliche Toleranz kann bezüglich der Geradheit erzielt werden, indem das Gleitstück 1 auf einer präzisionsgeschliffenen Oberfläche angebracht wird, beispielsweise auf einer Rückoder Stützplatte la aus rostfreiem Stahl oder Aluminium,

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an der das Gleitstück 1 mittels einer geeigneten Befestigungseinrichtung, wie z.B. mittels Schrauben oder Bolzen befestigt wird, die durch eine Befestigungseinrichtung des Gleitstücks 1 in Form von Durchgangslöchern 6 gesteckt werden, die leicht geformt werden, indem sie z.B. durch den Körper 3 gebohrt werden. Es sind vier solcher Löcher 6 gezeigt.

Die Schmalseiten 2 sind aus einem rostfreien Stahl gebildet, der bis zu 58 Rockwell "C" gehärtet worden ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der rostfreie Stahl für die Schmalseiten 2, der als 440C (AISI) bekannte Stahl, der die Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) 0,95 - 1,20 C, 1,0 Si, 1,0 Mn, 16 - 18 Cr, 0,75 Mo, 0,030 S und 0,040 P besitzt. Der weiche rostfreie Stahl des Körpers oder Teils 3 ist der als EN56A bekannte Stahl, der die Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) 0,12 Max C, 1,0 Max Si, 1,00 Mn, 1,00 Ni, 12 - 14 Cr, 0,045 S und 0,045 P besitzt. 20

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Gleitstück 1 wird in einem System 7 (Fig. 3) verwendet, in dem vier winklige (V-förmige) Kontaktlager 8 aus rostfreiem Stahl das Gleitstück 1 führen, dessen Schmalseiten bzw. Kanten 2 durch die V-förmigen Spalte 9 in den Kontaktlagern 8 hindurchgehen, die jeweils zwei Lagerteile 10 und 11 umfassen, so daß sie bei einer Anordnung übereinander einen V-förmigen Spalt 9 bilden. Die Lager 8 sind abgedichtet und geschmiert, um einen hochgradigen Schutz zu schaffen.

Die Lager 8 sind von konzentrischen 12 oder exzentrischen

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13 Zapfen oder Bolzen getragen, von denen die letzteren gegenüber den ersteren 12 angebracht sind, um einen einfachen und dennoch wirksamen Weg für die Einstellung des freien 5piels im System 7 vorzusehen. Da der Umfang der Lagerteile am größeren Durchmesser größer als der kleinere Durchmesser ist, wird ferner eine konstante Wisch- bzw. Schmierwirkung erzeugt, wenn das Gleitstück 1 und die Lager 8 bei der Bewegung des einen relativ zum anderen aufeinander einwirken.

Die Gl eitführungsvorrichtung 1 aus rostfreiem Stahl ist aus einem Rohelement hergestellt, das selbst dadurch hergestellt worden ist, daß zwei Streifen aus härtbarem rostfreien Stahl für die Schmalseiten 2 des Gleitstücks 1 und ein relativ unhärtbarer rostfreier Stahl für den Körper oder restlichen Teil 3 des Gleitstücks 1 genommen werden und die Oberflächen grob maschinell bearbeitet werden, die einander benachbart sind oder miteinander in Kontakt stehen. Diese Ober-0 flächen werden dann zueinander hingehalten und die Stähle werden zusammengeklemmt bzw. -gespannt. Die gespannten oder aufgerichteten/hochgestellten Stähle werden dann in einer Vakuumkammer angeordnet und ein Elektronenstrahlschweißkopf wird dann längs der Verbindung der aneinanderstoßenden Kanten vorbeigeführt. Der Strahl ist 1 Elektron dick und verschmilzt die benachbarten Kanten bzw. Schmalseiten der beiden Stähle im wesentlichen augenblicklich durch und durch deren Dicke,wobei die Stähle wirksam verschmelzen, um eine integrale zusammengesetzte Anordnung bei der Verfestigung zu schaffen. Sehr wenig Hitze wird verbreitet; die Hitze wird durch die relativ große Masse der Stähle

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rasch zerstreut, die dem Elektronenstrahl nicht ausgesetzt sind. Daher tritt keine Formänderung oder Deformation des Metalls auf.

Die zusammengesetzte Anordnung wird dann aus der Vakuumkammer entfernt, wird grob flach maschinell bearbeitet, und die Löcher 6 der V-Kante 4 werden ausgebildet. Dann wird das Rohelement bzw. der Rohling in einem Vakuumofen angeordnet, um die Schmalseiten 2 zu härten. Wieder tritt keine Verformung auf, da die zusammengesetzte Einheit von Natur aus stark ist. Sowie die Schmalseiten 2 gehärtet sind, wird das Rohelement aus dem Ofen entnommen und endbearbeitet, d.h. es wird überall geschliffen bzw. poliert, um das Gleit stück 1 zu bilden. Dieses Schleifen glättet das Gleitstück, obwohl es zusätzlich poliert werden kann, falls dies erforderlich oder gewünscht ist. Der Härtungsprozess bewirkt lediglich ein Härten der Schmalseitenteile oder Streifen 2, die zusätzlich dazu, daß sie gehärtet sind, lediglich im gehärteten und polierten Zustand korrosionsfrei sind. Der Stahl für den Körper oder restlichen Teil 3, der ungehärtet bleibt, bleibt weich und korrosionsfrei. Beide rostfreien Stähle sind von der martensitischen Art.

Die für den Elektronenstrahlkopf benötigte Leistung ist 6 kW und der Rohling kann 1200 mm lang sein.

Die oben beschriebene Erfindung kann abgewandelt werden. Beispielsweise kann lediglich eine Schmalseite 2 aus härtbarem rostfreien Stahl sein. Auch kann das Gleitstück 1 gekrümmt, gebogen, toroidförmig oder

zylindrisch anstatt gerade sein; der Teil 2, der gehärtet wird, ist dann ein Flansch, wenn das Gleitstück toroidförmig oder kreisförmig ist. Die Bildung des zusammengesetzten Rohlings kann auch ausgeführt
werden, indem eine Laser- oder Plasmatechnik für das Schweißen verwendet wird.

Claims

Ansprüche

Stahlrohelement für eine Gleitführungsvorrichtung, die bei Benutzung einen Teil besitzt, der mit einem Lager zusammenwirkt, dadurch gekenn

zeichnet

daß der Stahl ein rostfreier

Stahl ist, daß der Teil (2) härtbar ist und daß zumindest ein Teil (3) des Restes relativ unhärtbar ist.
2. Rohelement aus rostfreiem Stahl zur Herstellung einer Gleitführungsvorrichtung mit einem Körper und einem Teil, der bei Verwendung mit einem Lager zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohelement einen härtbaren rostfreien Stahl zur Bildung des Teils (2) und einen rostfreien Stahl, der relativ unhärtbar ist, zur Bildung des Körpers (3) umfaßt, wobei die beiden Stähle zusammen befestigt sind.
3. Rohelement aus rostfreiem Stahl nach Anspruch 1

oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die härtbaren und relativ unhärtbaren Teile oder Stähle vorzugsweise durch Elektronenstrahlschweißen oder durch eine Laserschweißtechnik integral mit-

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einander verschmolzen sind.
4. Rohelement aus rostfreiem Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daÖ die Zusammensetzung des härtbaren Teils (2) oder Stahls auf einer Gewichtsprozentbasis 0,95 - 1,20 C, ungefähr 1,0 Si, ungefähr 1,0 Mn, 16 - 18 Cr, ungefähr 0,75 Mo, ungefähr 0,03 S und ungefähr 0,04 P aufn ist und daß die Zusammensetzung des relativ unhärtbaren Teils (3) oder Stahls 0,09 bis 0,15 C, 0,80 - 1,0 Si, ungefähr 1,00 Mn, ungefähr 1,0 Ni, 11,00 - 14 Cr, 0,030 - 0,045 S und 0,040 - 0,045 P aufweist.
5. Rohelement aus rostfreiem Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des relativ unhärtbaren rostfreien Teils (3) oder Stahls 0,12 Max C, 1,0 Max Si, 1,00 Mn, 1,00 Ni, 12 - 14 Cr, 0,45 Max S und 0,045 P aufweist.
6. Rohelement aus rostfreiem Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e k e η η ζ e i c h η e t durch ein rechteckförmiges, im wesentlichen 5 ebenes Rohelement (l),bei dem der Teil (2) eine Seitenkante, vorzugsweise die jeweiligen Seitenkanten,des Rohelementes ist.
7. Gleitführungsvor richtung, dadurch g e kennzeichnet, daß sie ein aus einem Rohelement gemäß einem beliebigen vorhergehenden Anspruch hergestelltes Gleitstück (1) aus rost-

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freiem Stahl ist, daß der Teil (2) gehärtet ist und zumindest der Teil (3) des Restes ungehärtet ist.
8. Gleit führungsvorrichtung aus rostfreiem Stahl nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Teil (2) sich zu einer V-Formation verjüngt, wobei der Spitzenwinkel des V vorzugsweise 90° ist.
9. Vorrichtung aus rostfreiem Stahl nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Teil (2) eine Härte im Bereich 58 - 60 Rockwell "C" besitzt.

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10. Gleitführungsvorrichtung aus rostfreiem Stahl "' nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Rest oder Körper (3) eine Einrichtung (6) zur Befestigung des Gleitstücks (1) an einer Stützplatte umfaßt.
11. Verfahren zur Herstellung eines Rohelementes aus rostfreiem Stahl für eine Gleitführungsvorrichtung, die bei Verwendung einen Teil besitzt, der mit einem Lager zusammenwirkt, gekennzeichnet durch die Schritte, daß zwei rostfreie Stähle mit unterschiedlicher Zusammensetzung vorgesehen werden, von denen einer härtbar und der andere relativ unhärtbar ist, daß die beiden Stähle zusammengehalten und ihre benachbarten Seitenflächen örtlich unter Vakuum miteinander verschmolzen werden, so daß sie ineinander übergehen, daß das ver-

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schmolzene Metall verfestigt wird, daß das so gebildete Rohelement (1) in die benötigte allgemeine Anordnung roh geformt wird und daß das roh geformte Rohelement (1) dann einem Härtungsprozess unter Vakuum ausgesetzt wird, wodurch nur der Teil gehärtet wird.