CN101332563B - 线性导轨 - Google Patents

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Abstract

在一种线性导轨(1)中，具有至少两个位置固定地支承的导轨板条(4)，其上面安装相对于其可移动的导轨滑座(5)，该导轨滑座为产生相对于导轨板条(4)的相对运动而配备有驱动装置，该驱动装置具有小齿轮(16)，该小齿轮与平行于导轨板条(4)分布的齿条(9、10)的啮合齿啮合，齿条(9、10)仅在其前端和后端上固定并在其间悬置地安装。导轨滑座(5)上固定有分配给小齿轮(16)的引导元件(12)，所述引导元件支承在齿条(9、10)上，在所述齿条的纵向上可移动以及形状配合地保持在所述齿条上，并且所述引导元件在与小齿轮(16)和啮合齿之间的齿啮合相反的区域上搭接齿条(9、10)。

Description

线性导轨
技术领域
本发明涉及一种线性导轨，具有至少两个位置固定地支承的导轨板条，其上安装相对于其纵向可移动的导轨滑座，该导轨滑座为了产生相对于导轨板条的相对运动而配备有驱动装置，该驱动装置具有小齿轮，该小齿轮与平行于导轨板条分布的齿条的啮合齿啮合。
背景技术
DE 39 22 326 C2和EP 0 934 783 B1各自介绍了一种具有两个铰接机器人的弯曲机，其每个机器人在具有两个位置固定地支承的导轨板条的导轨道的线性导轨上，可通过一个在其上面纵向可移动的导轨滑座在抓具单元的侧面移动。推进在此通过支承在机架上的链条进行。但链条驱动的位置精度很不够，其中，链条也具有伸长的趋势。
DE 603 01 913 T2公开了一种线性导轨，其中导轨滑座部分通过齿条驱动进行移动。在此方面，或者齿条在其整个长度上固定在基体上且安装在滑座上被动的小齿轮在其上面滚动，或者固定安装的驱动装置利用小齿轮使固定在滑座上的齿条进行运动。在两种情况下，齿条导轨的对齐在移动行程较长的情况下复杂并由于所要保持的公差而很难实现。表面的加工在此方面必须非常精确。
DE 601 14 303 T2公开了一种用于弯管机中用于夹具推进的线性导轨，其中，这里在一个板的上面安装导轨板条并在该板下面安装齿条，该齿条利用设置在其下面的小齿轮进行前进运动。在此方面，齿条和线性导轨的加工、对齐和安装开支非常大并必须在其上多次进行。
DE 10 2004 008 409 B3以及EP 1 380 362 A1公开了弯管机上用于夹具推进装置的线性导轨，其中在其总长度上固定的齿条也与相应的驱动小齿轮啮合。在这里齿条和线性导轨的加工、对齐和安装开支也相当大并也必须多次进行。
EP 1 366 850 A1介绍了一种线性导轨，其利用上面固定多个齿条段的导轨板条来工作。在加工机械中使用这种线性导轨情况下，驱动装置的振动传递到导轨板条上并非常明显地降低了使用寿命。
EP 0 345 536 B1公开了一种开头所述类型的线性导轨，其利用圆条导轨方式的导轨板条来工作。圆条导轨之一同时配备有啮合齿并作为线性导轨件以及作为推进件使用。圆条导轨在此方面在其整个长度上固定在承载轨上，其中，啮合齿处于侧面或者上面。但这里的缺点是，不能提供用于更大移动长度(例如大于2m)的圆条导轨。
发明内容
由此出发，本发明的任务在于，这样进一步构成开头所述类型的线性导轨，使其在特别少的安装和对齐开支情况下也能功能可靠地用于大的移动长度(例如大于2m)。
该任务依据本发明在一种开头所述类型的线性导轨上由此得以实现，即齿条仅在其前端和后端上固定并在其间悬置地安装，此外导轨滑座上固定有分配给小齿轮，优选以导向滑车方式的引导元件，以及该引导元件在齿条的纵向上可移动的且形状配合地保持在所述齿条上，该引导元件在与小齿轮和啮合齿之间的齿啮合相反的区域上搭接齿条。
在依据本发明的线性导轨中，分配给小齿轮的引导元件由此形成，即该引导元件与小齿轮和啮合齿之间的齿啮合相对地搭接齿条，而小齿轮和引导元件在相互齿啮合下，在这种意义上形成一种相对保持的方式，因为小齿轮与引导元件之间的距离始终保持不变，使得小齿轮与啮合齿之间的齿啮合始终在与导轨滑座限定的距离上进行。导轨滑座本身支承在位置固定地支承的导轨板条上。因此确保：尽管齿条仅在其前端和后端固定并在其间自由悬垂，在啮合部位上，与滑座的实际位置无关，齿条与滑座的距离始终大小相同。
通过悬置地安装的齿条，可以防止除了两个固定面外(其上固定有承载导轨滑座的、位置固定地支承的导轨板条)，再复杂地制造其他的固定面及随后必须将齿条与其精确对齐。在依据本发明的线性导轨上，加工和安装开支与公知的驱动结构相比明显减少，其中，依据本发明的线性导轨也可以专门用于长的引导行程，，在所述长的引导行程下，以往齿条的加工、安装和对齐在所要求的公差范围内是一种非常巨大的开支。
优选依据本发明的线性导轨的总设置这样进行，使齿条在其与小齿轮齿啮合的区域内，处于一个与其前后两个固定部位的水平面相应的水平面上。因此产生导轨滑座直至齿条的两个固定部位完全可以毫无问题进行移动的可能性。
在本发明另一种优选构成中，从引导元件以预先规定的距离在齿条的纵向上偏移地，在导轨滑座上固定另外的第二引导元件，该第二引导元件同样可沿齿条移动并形状配合地保持在其上。
在依据本发明的线性导轨一种特别优选的构成中，小齿轮和分配给其的引导元件安装在一个共用的外壳内，其中，该外壳上还固定驱动小齿轮的驱动电机。由此可以达到对小齿轮与驱动装置之间的齿啮合的相当好的保护，以防止来自环境影响，并将小齿轮的驱动电机节省占地地安装在导轨滑座的下面。
多个或单个引导元件形状配合地保持在在其上滑动或支承在那里的齿条上，可以特别优选由此实现，即每个引导元件具有基本上U形的横截面，所述引导元件的中间板优选通过在齿条上面的直接滑动接触来支承在齿条上，而所述引导元件的侧板支承在齿条的侧壁上，其中，所述侧板在其自由端上各自具有一个指向其他侧板的凸起部，该凸起部分别形状配合地嵌入安装在齿条的朝向该凸起部的侧壁上的纵向槽内。因此每个引导元件这样构成，使其上面和侧面搭接齿条并利用其下端在齿条的两侧形状配合地嵌入纵向槽内，从而引导元件虽然可以沿齿条纵向移动，但不能从其抬起。
如果引导元件直接滑动地紧贴在齿条的上面上，那么在那里优选采用一种降低摩擦的层，例如采用聚四氟乙烯层涂覆。
本发明另一种优选的构成在于，引导元件在齿条上通过滚动轴承或者支承辊支承，由此在引导元件移动时可以达到特别小的摩擦力(滚动摩擦)。
齿条的构成优选可以这样进行，使其由一个线性导轨板条形成，在其底面上固定构成啮合齿的齿条段。但在另一种同样优选的构成中，齿条可以圆形齿条的方式构成。在这种情况下，可以完全省去使线性导轨板条与安装在其底面上的齿条段连接的安装过程。
单个/多个引导元件最好安装在导轨滑座的底面上。但在一种其作为可移动地支承在门架上面的导轨滑座的构成中，单个/多个引导元件优选处于导轨滑座的侧面或者上面。
依据本发明的线性导轨可以安装在许多类型的机床或者加工机上，如安装在线材、棒材、管线或者管材加工机的底座上，但特别是安装在弯管机或者线材弯曲机上。
此外，依据本发明的线性导轨在任何导轨滑座上均可以安装大量不同的装置，它们在机器工作时必须沿线性导轨移动。但在依据本发明的线性导轨上特别优选在导轨滑座上安装弯曲机器人或者旋转抓具。
依据本发明的线性导轨上当然也可以安装一个以上的导轨滑座。
附图说明
下面借助附图在原理上对本发明举例进行更为详细的说明。其中：
图1示出依据本发明的线性导轨的透视俯视图，在所述线性导轨上面可移动地引导机械臂；
图2示出滑座及其在线性导轨上的设置的从前面/后面倾斜观察的放大透视图，对应图1；以及
图3示出图2的详细侧视图。
具体实施方式
图1示出弯曲机上的线性导轨1部分。在此方面，示出弯曲机的底座2以及安装在该弯曲机上的弯曲机器人3的一部分。
弯曲机器人3在两个导轨板条4上可移动地设置在底座2上，并主要由导轨滑座5、可回转的机械臂6以及安装在伸缩臂7上的弯头8组成，所述导轨板条4在其整个长度上固定在底座2或底座2的相应支承板上。
弯曲机器人3可以通过承载其的导轨滑座5在底座2的纵向A上沿导轨板条4移动。为此具有另外的导轨板条9，其具有固定在其底面上的齿条段10。该导轨板条9在其前端和后端上(确切地说：在移动行程的前端和后端上)，各自通过支承轴承11固定在底座2上，其中，它们此外在通过所述两个支承轴承11形成的支承部位之间悬置地安装。
图2现在以透视图从斜下方示出弯曲机器人3及推进驱动装置的放大部分，而图3示出图2中的部分，但是以侧视图示出。为便于观察在此取消了底座2。
弯曲机器人3的导轨滑座5处于作为承载导轨的、固定在底座2的导轨板条4之上。
导轨滑座5的底面上固定两个引导元件12、13，它们在导轨板条9的纵向上彼此以预先规定的距离偏移，其中一个引导元件12设置在外壳14内。
引导元件12、13以支承(例如套装)在导轨板条9上面上的导轨滑车方式构成，并可以沿导轨轨道9(该导轨轨道在其底面上支承齿条段10)移动。
外壳14上此外固定适当的电动机15，其通过一个(图2中仅原理上示出的)与齿条段10的啮合齿啮合的小齿轮16驱动导轨滑座5。两个引导元件12、13在导轨滑座15上的位置在此这样选择，使齿条9、10的区域在与小齿轮16齿啮合的外壳14内处于与支承轴承11同一高度水平面上。
如果接通电动机15，那么小齿轮16在齿条段10上滚动并与此同时使弯曲机器人3在底座2的纵向A上运动。
两个引导元件12、13，如从图2可看到的那样，在横截面上U形地这样构成，使其在齿条9、10的与小齿轮16和啮合齿10之间的齿啮合相反的区域上搭接齿条9、10，并在此利用其各自上置的连接臂17可移动地支承在导轨板条9的与齿条段10相反的面(也就是其上表面)上：这一点可以是相关引导脚12或13连接臂17的底面与导轨板条9上表面的直接滑动接触，但同样也可以在相关引导脚12或13的连接臂17的底面与导轨板条9的上表面之间再安装进一步降低摩擦的部件：例如像聚四氟乙烯(PTFE)层或者在导轨板条的纵向上设置一个接一个的小支承辊、辊子等。
正如从图2至少从导轨板条9的一面所看到的引导元件13那样，引导元件12和13利用其U形横截面在导轨板条9的侧壁上通过侧板18包围该导轨板条，其中在图9中只能看到引导元件13一面上的侧板18。
在每个侧板18自由凸起的末端上，各自具有一个向相对侧板方向上指向的凸起部19，其形状配合地(以一定间隙)嵌入侧面地在导轨板条9的在整个长度上安装在所述导轨板条9上的侧面槽20内。
引导元件12和13因此不仅侧面包围导轨板条9，而且通过凸起部19在侧板18末端上的嵌接，也将每个引导元件12或13在这种意义上保持在导轨板条9上，使可沿导轨板条9移动的相关引导元件12、13不能在与移动方向垂直的方向上从导轨板条9抬起。
两个引导元件12和13因此作为用于悬置地安装的导轨板条9的附加承载区使用。这种设置的作用是，在带有齿条段10的导轨板条9的一定程度的悬垂时，与导轨滑座5当前所处位置无关，带有安装在其上的齿条段10的导轨板条9与导轨滑座5以及与小齿轮16的距离在驱动区域中始终大小相同。
正如从所介绍的结构可看出的那样，引导元件12在外壳14内这样分配给驱动装置的小齿轮16，使其在与小齿轮16和齿条10之间的齿啮合相对的区域内安装在导轨板条9上，并在那里利用其连接臂或者直接滑动紧贴在导轨板条9的上面上，或者如前面详细介绍的那样，在连接臂17与导轨板条9的上面之间再安装降低摩擦的部件，例如像聚四氟乙烯塑料层或者滚动轴承或者辊子等，引导元件12通过其在沿导轨板条9移动时支承在所述导轨板条9的上面上。引导元件12与此同时在小齿轮16与齿条段10之间的齿啮合的部位上形成一种上推力轴承。
通过导轨板条9悬置地设置在其两个支承轴承11之间，在依据本发明的线性导轨上可以特别容易地进行安装并与公知的解决方案相比加工开支也很低，这一点特别是还涉及到导轨板条9与安装在其上的齿条段10平时非常复杂和困难的对齐，因为在这里恰恰不需要在齿条的整个长度上固定在底座2上，而确切地说是在所要求的公差范围内。
取代附图所示导轨板条4和9的形状，也存在使用圆形导轨的可能性，其中，取代带有安装在其上的齿条段10的导轨板条9，在这里可以使用圆形齿条。不言而喻，也存在这种可能性，即例如导轨板条4使用附图所示的形状，而仅带有齿条段10的导轨板条9通过圆形齿条取代。
附图所示的线性导轨设置在相当大的移动行程(如在约3.2m的引导行程)上也可以毫无问题地使用。

Claims (16)

1.线性导轨(1)，具有至少两个位置固定地支承的导轨板条(4)，在所述导轨板条上安装相对于其纵向可移动的导轨滑座(5)，所述导轨滑座为了产生相对于所述导轨板条(4)的相对运动而配备有驱动装置，所述驱动装置具有小齿轮(16)，所述小齿轮与平行于所述导轨板条(4)分布的齿条(9、10)的啮合齿啮合，其特征在于，所述齿条(9、10)仅在其前端和后端(11)上固定并在所述前端和后端之间悬置地安装，所述导轨滑座(5)上固定有分配给所述小齿轮(16)的第一引导元件(12)，并且所述第一引导元件是在所述齿条的纵向上可移动的以及形状配合地保持在所述齿条上，所述第一引导元件在与所述小齿轮(16)和啮合齿之间的齿啮合相反的区域上搭接所述齿条(9、10)。
2.按权利要求1所述的线性导轨，其特征在于，所述齿条(9、10)在与所述小齿轮(16)齿啮合的区域内，处于一个高度位置上，所述高度位置与所述齿条的、在其前端和后端(11)处的两个固定部位的高度位置相应。
3.按权利要求1或2所述的线性导轨，其特征在于，从所述第一引导元件(12)以预先规定的距离在所述齿条的纵向上偏移地、在所述导轨滑座(5)上固定第二引导元件(13)，所述第二引导元件同样是沿所述齿条(9、10)可移动的并形状配合地保持在其上。
4.按权利要求1或2所述的线性导轨，其特征在于，所述第一引导元件(12)和所述第一引导元件所分配给的所述小齿轮(16)安装在外壳(14)内，在所述外壳上还固定有转动所述小齿轮(16)的电动机(15)。
5.按权利要求3所述的线性导轨，其特征在于，所述第一引导元件(12)和第二引导元件(13)每个具有基本上U形的横截面，所述第一引导元件和第二引导元件的中间板(17)支承在所述齿条(9、10)上，而所述第一引导元件和第二引导元件的侧板(18)支承在所述齿条(9、10)的侧壁上，以及在所述侧板的自由端上各自配备有指向其他侧板(18)的凸起部(19)，所述凸起部形状配合地嵌入安装在所述齿条(9、10)的朝向所述凸起部的侧壁上的纵向槽(20)内。
6.按权利要求3所述的线性导轨，其特征在于，所述第一引导元件(12)和第二引导元件(13)在与所述齿条(9、10)的上面的直接接触下在其上滑动地支承。
7.按权利要求6所述的线性导轨，其特征在于，所述第一引导元件(12)和第二引导元件(13)在其朝向所述齿条(9、10)的所述上面的面上配备有降低摩擦的层。
8.按权利要求3所述的线性导轨，其特征在于，所述第一引导元件(12)和第二引导元件(13)在所述齿条(9、10)上通过滚动轴承或者支承辊支承。
9.按权利要求1或2所述的线性导轨，其特征在于，所述齿条由另外的导轨板条(9)形成，所述另外的导轨板条具有固定在其底面上的齿条段(10)。
10.按权利要求1或2所述的线性导轨，其特征在于，所述齿条为圆形齿条。
11.按权利要求1或2所述的线性导轨，其特征在于，所述导轨滑座(5)上安装旋转抓具。
12.按权利要求3所述的线性导轨，其特征在于，所述导轨滑座(5)的底面上配备有所述第一引导元件(12)和第二引导元件(13)。
13.按权利要求1或2所述的线性导轨，其特征在于，所述线性导轨安装在线材弯曲机的底座(2)上。
14.按权利要求7所述的线性导轨，其特征在于，降低摩擦的层为聚四氟乙烯层。
15.按权利要求11所述的线性导轨，其特征在于，旋转抓具为弯曲机器人(3)。
16.按权利要求13所述的线性导轨，其特征在于，线材弯曲机为弯管机。
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