DE10003745A1 - Linearführung für einen Laufwagen - Google Patents

Abstract

Bei einer Linearführung für einen Laufwagen wird vorgesehen, dass die Laufrollen (20, 21) Außenmäntel in Form eines Kugelabschnittes haben, denen Laufflächen (18, 19) einer Führungsschiene (17) zugeordnet sind, die als Zylinderabschnitte mit einem Radius ausgebildet sind, der wenigstens annähernd dem Radius der Kugelabschnitte der Außenmäntel der Laufrollen (20, 21) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearführung für einen Laufwa­ gen, der mit mehreren Laufrollen versehen ist, die an Lauf­ flächen von Führungsschienen geführt sind.

Linearführungen der eingangs genannten Art sind in zwei grundsätzlichen Bauarten bekannt. Bei der einen Bauart be­ sitzen die Laufrollen einen profilierten Außenmantel, so dass sie Querkräfte aufnehmen können. Die Belastbarkeit bei axialer Beanspruchung ist jedoch relativ gering, insbesonde­ re wenn die Laufrollen mittels Rillenkugellager gelagert sind. Bei einer anderen Bauart besitzen die Laufrollen einen zylindrischen oder leicht tonnenförmigen Außenmantel, mit welchem sie auf ebenen Laufflächen abrollen. Schon bei rela­ tiv geringen Fertigungsungenauigkeiten sowie bei Verformun­ gen der Konstruktion unter Belastung tritt das Phänomen auf, dass die Laufrollen die Tendenz haben, nicht mehr in Lauf­ bahnrichtung abzurollen, sondern in Abwälzrichtung der Lauf­ rollen. Dadurch wird ein Axialschub erzeugt, dem entgegenge­ wirkt werden muss. Beispielsweise ist es bekannt, die Lauf­ rollen mittels Rillenkugellager oder Zylinderrollen oder Ke­ gelrollenlagern zu lagern. Erstere haben einen geringeren Raumbedarf, lassen jedoch auch nur geringere Belastungen zu. Letztere lassen zwar höhere Belastungen zu, jedoch erfordern sie einen sehr großen Bauraum. Wenn die Laufrollen mittels Gleitlagern oder Radial-Nadellagern gelagert sind, so ist es notwendig, Axial-Nadellager oder seitliche Anlaufscheiben vorzusehen, um die Axialkräfte aufzufangen. Darüber hinaus ist diesen Lösungen insgesamt gemeinsam, dass aufgrund der Axialschübe an dem Außenmantel der Laufrollen und an den Laufflächen der Führungsschienen relativ frühzeitig Ver­ schleiß auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearführung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchen das Auf­ treten von Axialschub weitgehend vermieden ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Laufrollen Au­ ßenmäntel in der Form eines Kugelabschnittes haben, denen Laufflächen der Führungsschienen zugeordnet sind, die als Zylinderabschnitte mit einem Radius ausgebildet sind, der wenigstens annähernd dem Radius der Kugelabschnitte der Au­ ßenmäntel der Laufrollen entspricht.

Diese Ausbildung der Laufrollen einerseits und der Laufflä­ chen der Führungsschienen andererseits führt dazu, dass die Kräfte gleichmäßig verteilt in die Laufrollen und deren La­ ger eingeleitet werden, ohne dass nennenswerte Axialkräfte auftreten.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgese­ hen, dass die Laufrollen axial verschieblich gelagert sind. Dadurch passt sich die Position der Laufrollen selbsttätig an die Lauffläche an, so dass sich einwandfreie Laufverhält­ nisse ergeben.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind je­ weils mehrere Laufrollenpaare vorgesehen, deren Achsen unter einem Winkel von wenigstens annähernd 90° zueinander und un­ ter einem Winkel von jeweils wenigstens annähernd 45° zur Ebene des Laufwagens angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung wird erreicht, dass jegliche Belastung des Laufwagens von den Laufrollen aufgenommen wird, ohne dass diese Axial­ kräften ausgesetzt werden. Dabei ist es besonders vorteil­ haft, wenn die Führungsschienen mit im wesentlichen halbzy­ lindrischen Laufflächen versehen sind, denen Laufrollenpaare zugeordnet sind, die jeweils um wenigstens annähernd um 90° zueinander verdreht sind. Damit wird eine sehr kompakte Ges­ taltung ermöglicht, die nur einen geringen Raumbedarf erfor­ dert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Er­ findung und den Unteransprüchen.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Linearführung für einen Laufwagen an einer Führungsschiene und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Frontansicht des Laufwa­ gens.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Laufwagen 10 besitzt eine U-förmige Gestalt. Er weist eine Grundplatte 11 auf, an wel­ cher zwei seitliche Wagenblöcke 12 befestigt sind, die je­ weils zwei Paare 13, 14, 15, 16 von Laufrollen aufnehmen, mit denen der Laufwagen 10 an einer Führungsschiene 17 ge­ führt ist.

Die Führungsschiene 17 besitzt auf gegenüberliegenden Seiten jeweils eine halbzylindrische Lauffläche 18, 19, in denen die Laufrollen laufen.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, besitzen die Laufrollen 20, 21 einen Außenmantel in der Form eines Kugelabschnittes. Der Radius des Kugelabschnittes der Außenmäntel der Laufrollen 20, 21 entspricht dem Radius der halbzylindrischen Laufflä­ chen 18, 19 der Führungsschiene 17. Jeweils ein schmaler Randbereich des Außenmantels besitzt einen etwas geringeren Radius, so dass Schmiegeränder von einer Breite von etwa 2 mm bis 3 mm entstehen. Die Achsen 22, 23 der Paare 13, 14, 15, 16 von Laufrollen 20, 21 verlaufen jeweils unter einem Win­ kel von 90° zueinander und damit unter einem Winkel von 45° gegenüber der Ebene des Laufwagens 10, d. h. zur Oberseite der Grundplatte 11.

Die Laufrollen 20, 21 sind axial verschieblich auf Lagerbol­ zen 25 gelagert, die in den Wagenblöcken 12 angebracht sind. Die Wagenblöcke sind mit teilzylindrischen Einschnitten 26 versehen, von deren Grund jeweils die Achsbolzen 25 abragen.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Lauf­ rollen 20, 21 aus Metall hergestellt sind, beispielsweise aus Buntmetall (einer Aluminiumlegierung) oder aus Stahl. Die Laufrollen sind mittels Nadellagern 27 axial ver­ schieblich auf den Achsbolzen 25 gelagert, deren Nadeln un­ mittelbar auf der gehärteten Außenfläche der Achsbolzen 25 laufen.

Bei abgewandelten Ausführungsformen werden andere Wälzlager zwischen den Laufrollen 21, 22 und den Achsbolzen 25 vorge­ sehen, beispielsweise auch Rillenkugellager oder Walzenla­ ger. Bei nicht allzu hohen Anforderungen und allzu hohen Be­ lastungen werden vorzugsweise die Laufrollen 20, 21 aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise aus einem Polyamid, und direkt auf den gehärteten und geschliffenen Achsbolzen 25 gleitgelagert.

Die Montage der dargestellten Ausführungsform erfolgt, nach­ dem die Führungsschiene 17, die beispielsweise ein extru­ diertes Aluminiumprofil ist, dessen Laufflächen 18, 19 auch beschichtet sein können, mit Befestigungsschrauben 29 an ei­ nem Maschinengestell o. dgl. befestigt worden ist. An der Grundplatte 11 wird ein Wagenblock 12 mittels Befestigungs­ schrauben 30 befestigt und verstiftet. Der gegenüberliegende Wagenblock wird mittels ähnlicher Befestigungsschrauben 30 angebracht und noch lose gehalten. Anschließend werden die Paare 13, 14, 15, 16 von Laufrollen 20, 21 auf die Achsbol­ zen aufgesteckt. Der so komplettierte Laufwagen 10 wird dann auf die Führungsschiene 17 aufgeschoben. In die Grundplatte 11 ist in eine Gewindebohrung 31 ein Gewindestift 32 einge­ schraubt, der einer Ansenkung 33 des nur lose gehaltenen Wa­ genblockes 12 zugeordnet ist. Mittels des gegen die Ansen­ kung 33 anlaufenden Gewindestiftes wird der Wagenblock 12 fixiert, wobei sich die Laufrollen 20, 21 in der halbzylind­ rischen Führung 19 der Führungsschiene 17 zentrieren, so dass Spiel weitgehendst reduziert ist. Danach wird der Wa­ genblock 12 an der Grundplatte 11 endgültig befestigt, in dem die zugehörigen, nicht dargestellten Befestigungsschrau­ ben fest angezogen werden.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das darge­ stellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können vielfältige Abwandlungen vorgenommen werden, ohne dass der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird. Beispielsweise ist es möglich, die Laufrollen 20, 21 dreh­ fest auf Achsbolzen 25 anzuordnen und diese drehbar und axi­ al verschieblich in den Wagenblöcken 12 zu lagern. Darüber hinaus ist es möglich, das dargestellte Ausführungsbeispiel so abzuwandeln, dass einer oder mehrere der Achsbolzen 25 in gewissem Umfang elastisch nachgiebig, d. h. axial und/oder radial federelastisch nachgiebig, in dem zugehörigen Wagen­ block 12 gelagert wird.

Darüber hinaus ist es ohne weiteres möglich, die Laufrollen 20, 21 jedes der Paare 13, 14, 15, 16 in der Höhe zueinander zu versetzen und beispielsweise die Führungsschiene 17 in horizontaler Richtung zu teilen und in vertikaler Richtung die beiden Teile in Abstand zueinander anzubringen. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Aufbau des Laufwagens 10 so zu verändern, dass ein mittiger Wagenblock vorgesehen ist, von welchem nach beiden Seiten Paare 13, 14, 15, 16 von Laufrollen abragen, die dann in zwei einander gegenüberliegenden Führungsschienen mit als Zylinderflächen ausgebilde­ ten Laufflächen geführt werden. Die Führungsschienen 17 kön­ nen stranggepresste Profile aus Aluminium sein, deren Lauf­ flächen mit einer gegen Verschleiß schützenden Beschichtung versehen sind, beispielsweise mit einer keramischen Oberflä­ chenbeschichtung. Für hochbelastete Linearführungen sind je­ doch oberflächengehärtete oder durchgehärtete Laufrollen 20, 21 zweckmäßig, wobei dann Führungsschienen aus Stahl mit ge­ härteten Laufflächen Verwendung finden. Diese Führungsschie­ nen können kaltgezogen und oberflächengehärtet sein.

Wenn für die Laufrollen 20, 21 Wälzlagerungen vorgesehen werden, so ist es zweckmäßig, wenn diese nach beiden Seiten in axialer Richtung abgedichtet sind. Zweckmäßigerweise wird auch eine Fettschmierung o. dgl. vorgesehen, die auf die Le­ bensdauer der Lager ausgerichtet ist.

Claims (11)

1. Linearführung für einen Laufwagen, die mit mehreren Laufrollen versehen ist, die an Laufflächen von Führungs­ schienen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrollen (20, 21) Außenmäntel in Form eines Kugelabschnit­ tes haben, denen Laufflächen (18, 19) der Führungsschienen (17) zugeordnet sind, die als Zylinderabschnitte mit einem Radius ausgebildet sind, der wenigstens annähernd dem Radius der Kugelabschnitte der Außenmäntel der Laufrollen (20, 21) entspricht.

2. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel der Laufrollen (20, 21) Randabschnitte mit reduziertem Radius aufweist.

3. Linearführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Laufrollen (20, 21) axial verschieblich gelagert sind.

4. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere Paare (13, 14, 15, 16) von Laufrollen (20, 21) vorgesehen sind, deren Achsen (22, 23) unter einem Winkel von wenigstens annähernd 90° zueinan­ der und unter einem Winkel von jeweils wenigstens annähernd 45° zur Ebene des Laufwagens (10) angeordnet sind.

5. Linearführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschienen (17) mit im wesentlichen halbzy­ lindrischen Laufflächen (18, 19) versehen sind, denen Paare (13, 14, 15, 16) von Laufrollen (20, 21) zugeordnet sind, die jeweils um wenigstens annähernd um 90° gegeneinander verdreht sind.

6. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrollen (20, 21) auf Achsbolzen (25) gleitgelagert sind.

7. Linearführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrollen (20, 21) aus Kunststoff hergestellt sind.

8. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Metall oder Kunststoff herge­ stellten Laufrollen (20, 21) mittels Wälzlagern (27) auf Achsbolzen (25) gelagert sind.

9. Linearführung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrollen (20, 21) mittels Nadellagern (27) gela­ gert sind.

10. Linearführung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Wälzkörper der Wälzlager (27) direkt auf einer Laufbahn der Laufrollen (20, 21) und/oder auf dem zu­ gehörigen Achsbolzen (25) laufen.

11. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, dass die Führungsschienen (17) wenigs­ tens im Bereich der Laufflächen (18, 19) stranggepresste Profile sind.