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Die
Erfindung betrifft eine Linearführungseinrichtung
mit einer sich in einer Längsrichtung
erstreckenden Führungsschiene
und einem auf der Führungsschiene
in Längsrichtung
geführten
Führungswagen,
wobei an der Führungsschiene
wenigstens eine Laufschiene angeordnet ist, welche wenigstens zwei
Laufbahnen unterschiedlicher Lastübertragungsrichtung aufweist,
welche durch einen lastfreien Oberflächenabschnitt voneinander getrennt
sind.
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Eine
derartige Linearführungseinheit
ist beispielsweise aus der
US
5,800,065 bekannt. Bei der in dieser Druckschrift offenbarten
Linearführungseinheit
sind die Laufschienen in seitlichen Vertiefungen der Führungsschiene
angeordnet, welche in diese zuvor durch spanende Bearbeitung, beispielsweise
Fräsen,
eingebracht worden sind, um die erforderliche Passgenauigkeit sicherstellen
zu können.
Diese spanende Bearbeitung erhöht
den bei der Herstellung der Linearführungseinheit zu treibenden
Aufwand und somit die Herstellungskosten der Linearführungseinheit
beträchtlich.
Obgleich in der Laufschiene lediglich die Kugeln eines einzigen
Kugelumlaufs laufen, weist die Laufschiene zwei Laufbahnen unterschiedlicher
Lastübertragungsrichtung
auf. Die Wälzkörper berühren die
Laufschiene nämlich
in zwei voneinander durch einen lastfreien Oberflächenabschnitt
getrennten Bereichen der Laufschiene. Zusammen mit einer entsprechend
ausgebildeten, im Führungswagen
angeordneten Laufschiene ergibt sich somit ein sogenannter Vier-Punkt-Kontakt
der Kugeln.
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Aus
der
EP 0 213 160 A1 und
der
DE 44 28 558 A1 ist
es grundsätzlich bekannt,
eine Laufschiene an einer Führungsschiene
durch Einrollieren zu befestigen. Hierzu ist die Führungsschiene
an einem der Laufschiene zugeordneten Oberflächenabschnitt mit einer Mehrzahl
von Stützrippen
ausgebildet, welche beim Einrollieren verformt werden und somit
eine präzise
Relativanordnung von Laufschiene und Führungsschiene ermöglichen.
Die Zustellrichtung des Einrollierwerkzeugs verläuft dabei im Wesentlichen in
der Erstreckungsrichtung der Stützrippen,
die ihrerseits im Wesentlichen in der Betriebslastübertragungsrichtung
verläuft.
Hierdurch kann ein seitliches Wegknicken der Stützrippen beim Einrollieren
verhindert werden.
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Demgegenüber ist
es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Linearführungseinheit
der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche einfacher und
kostengünstiger
hergestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
eine Linearführungseinheit
der eingangs genannten Art gelöst,
bei welcher die Führungsschiene
aus weicherem Material und die Laufschiene aus härterem Material gebildet und
die Laufschiene mittels Einrollieren mit der Führungsschiene verbunden ist,
bei welcher die Führungsschiene
in den den Laufbahnen der Laufschiene zugeordneten Oberflächenabschnitten
jeweils mit einer Mehrzahl von Stützrippen ausgebildet ist, und
bei welcher die ein und derselben Laufbahn zugeordneten Stützrippen
im Wesentlichen parallel zu der Lastübertragungsrichtung dieser
Laufbahn ausgerichtet sind.
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Wie
vorstehend erwähnt,
ist das Einrollieren einer Laufschiene in eine Führungsschiene aus der
EP 0 213 169 A1 und
der
DE 44 28 558 A1 an
sich bekannt. Dort umfasst die Laufschiene aber jeweils nur eine einzige
Laufbahn, da es nur in diesem Fall möglich ist, dass die Zustellrichtung
des Einrollierwerkzeugs, die Ausrichtung der Stützrippen und die Betriebslastübertragungsrichtung
im Wesentlichen gleichgerichtet verlaufen. Die Anwendung dieses
Verfahrens bei Laufschienen mit mehreren Laufbahnen unterschiedlicher
Betriebslastübertragungsrichtung
schien nicht möglich
zu sein, da dann die Zustellrichtung des Rollierwerkzeugs nicht parallel
zur Ausrichtung der Stützrippen
verläuft
und somit die Gefahr eines seitlichen Wegknickens der Stützrippen
besteht. Es ist das Verdienst der Erfinder, sich über diese
Fehleinschätzung
der Fachwelt hinweggesetzt zu haben.
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Es
sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Längsrichtung
der Führungsschiene
im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung als lokaler Parameter
zu verstehen ist. Das heißt,
dass die Führungsschiene
nicht über
ihre gesamte Länge
geradlinig zu verlaufen braucht, sondern durchaus auch gebogene
Abschnitte umfassen kann. In diesen gebogenen Abschnitten verläuft die
Längsrichtung
der Führungsschiene
dann parallel zu der Tangente an den tatsächlichen Verlauf der Führungsschiene
in diesen gebogenen Abschnitten. Darüber hinaus ist festzuhalten,
dass der Führungswagen
auf der Führungsschiene
entweder über
endlose Wälzkörperumläufe, beispielsweise
Kugelumläufe,
oder aber über
Rollen geführt
sein kann.
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Um
die beim Einrollieren der Laufschiene in die Führungsschiene zwischen diesen
beiden wirkenden Prozesskräfte
möglichst
niedrig halten zu können,
wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Laufschiene
nur in den Laufbahnen zugeordneten Abschnitten an der Führungsschiene
abgestützt
ist.
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Um
die Laufschiene im Betrieb effektiv an der Führungsschiene abstützen zu
können,
wird vorgeschlagen, dass einer Laufbahn einer Laufschiene eine ungerade
Anzahl von Stützrippen,
vorzugsweise drei Stützrippen,
zugeordnet ist. In diesem Fall lässt
sich in einfacher Weise erreichen, dass die Betriebslastlinie durch die
mittlere Stützrippe
verläuft.
Zur Erzielung einer möglichst
hohen Steifigkeit ist es dabei ferner vorteilhaft, wenn die mittlere
Stützrippe
breiter ausgebildet ist als die ihr benachbarten Stützrippen.
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Um
auch bei der Herstellung der Laufschiene auf eine spanende Bearbeitung
verzichten zu können, wird
in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Laufschiene
aus kaltumgeformtem, vorzugsweise kaltgewalztem, Material, vorzugsweise
Stahl, gefertigt ist.
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Wie
dies aus dem Stand der Technik an sich bekannt ist, ist es auch
bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass das Profil der Laufbahn
die Form eines gotischen Spitzbogens aufweist. Die gotische Spitzbogenform
hat sich in dem Fall, dass die Laufschiene mit den Wälzkörpern lediglich
eines einzigen Wälzkörperumlaufs
in Kontakt steht, zur Bereitstellung eines sogenannten Vier-Punkt-Kontakts
als besonders günstig erwiesen.
Gleichwohl können
die Laufbahnen der Laufschiene der erfindungsgemäßen Linearführungseinheit auch jeweils
mit den Wälzkörpern eines
gesonderten Wälzkörperumlaufs
oder jeweils mit einer gesonderten Führungsrolle in Kontakt stehen.
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Ein
sicherer Halt der Laufschiene an der Führungsschiene kann beispielsweise
durch wenigstens eine an der Führungsschiene
vorgesehene Lasche sichergestellt werden. Diese Lasche kann beispielsweise gleichzeitig
mit dem Einrollieren der Laufschiene in die Führungsschiene ausgebildet werden.
Ist beiden Rändern
der Laufschiene eine derartige Haltelasche zugeordnet, so kann die
Laufschiene in besonders einfacher Weise an der Führungsschiene
befestigt werden.
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Die
Führungsschiene
kann beispielsweise aus einem stranggepressten Profilmaterial aus
Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, vorzugsweise aus
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gefertigt sein. Hierdurch
ist es möglich,
auf eine spanende Bearbeitung der Führungsschiene nach dem Strangpressen
zu verzichten. Allerdings kann eine spanlose Kalibrierbearbeitung
der Führungsschiene
vorteilhaft sein.
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Die
Verformung der Führungsschiene
beim Rollieren kann dazu führen,
dass sich die Führungsschiene
verbiegt, weil sie in dem durch das Rollieren verformten Bereich
länger
wird, im restlichen, unverformten Bereich ihre Länge jedoch beibehält. Um einer
derartigen Verbiegung entgegenwirken zu können, wird in Weiterbildung
der Erfindung vorgeschlagen, dass die Führungsschiene in einem durch
das Einrollieren der wenigstens einen Laufschiene an sich nicht
verformten Abschnitt, beispielsweise ihrem Fußabschnitt, wenigstens einen
weiteren einrollierten Abschnitt aufweist. Als Fußabschnitt
wird dabei derjenige Abschnitt der Führungsschiene bezeichnet, mit
welchem diese auf der Montagefläche
einer übergeordneten
Konstruktionseinheit aufsteht.
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Einer
unerwünschten
Verbiegung der Führungsschiene
kann dann besonders effektiv entgegengewirkt werden, wenn der Schwerpunkt
der verformten Querschnittsfläche
der Führungsschiene
mit dem Schwerpunkt der gesamten Querschnittsfläche der Führungsschiene im Wesentlichen
zusammenfällt.
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In
der Praxis hat sich gezeigt, dass die Gestaltung der Laufschiene
und der Stützrippen
einen entscheidenden Einfluss auf die Dauerhaltbarkeit der Führungsschiene
hat. Beispielsweise kann es an der Laufschiene zu Rissbildung kommen.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass sich die Laufschiene im
Laufe der Zeit lockern kann. Grund hierfür sind Mikrobewegungen der
Führungsschiene,
die bei der Vorüberbewegung der
Wälzkörper oder
die Führungsrollen
entstehen. Die ständig
wechselnde Verformung führt
zu Materialermüdung
und schlimmstenfalls sogar zu Materialbruch. Es ist daher wichtig,
die Abstützung
der Laufschiene möglichst
steif auszuführen,
damit die Verformung derselben klein bleibt. Gleichzeitig ist aber
zu beachten, dass die Stützrippen
beim Rollierprozess plastisch verformt werden müssen. Hierbei muss einerseits
eine genügend große Verformung
möglich
sein, damit die Rohteiltoleranzen ausgeglichen werden können. Andererseits
darf die Prozesskraft nicht zu groß werden. Ferner ist zu berücksichtigen,
dass nach dem Einrollieren eine gewisse elastische Rückfederung,
die mit der Rippenhöhe
steigt, stattfindet, wodurch sich die Genauigkeit, mit der die Führungsschiene
gefertigt werden kann, verschlechtert. In der Praxis hat sich gezeigt,
dass besonders günstige
Verhältnisse
dadurch erzielt werden können,
- – dass
im Fall der Führung
des Führungswagens
auf der Führungsschiene
mittels wenigstens eines endlosen Wälzkörperumlaufs die Dicke der Laufschiene
zwischen etwa 10% und etwa 35% des Wälzkörperdurchmessers beträgt,
oder/und
- – dass
das Verhältnis
der Summe der Breiten der einer Laufschiene zugeordneten Stützrippen
zur Gesamtbreite der Laufschiene zwischen etwa 50% und etwa 70%
beträgt;
oder/und
- – dass
im Fall der Führung
des Führungswagens
auf der Führungsschiene
mittels wenigstens eines endlosen Wälzkörperumlaufs das Verhältnis der
Summe der Breiten der einer Laufbahn zugeordneten Stützrippen
zum Wälzkörperdurchmesser
zwischen etwa 30% und etwa 60% beträgt;
oder/und
- – dass
das Verhältnis
der Höhe
einer Stützrippe
zur Breite derselben Stützrippe
zwischen etwa 0,5 und etwa 1,5 beträgt.
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Die
Erfindung betrifft darüber
hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Linearführungsrichtung,
welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein Rollierwerkzeug
mit einem Spitzbogenprofil verwendet, welches eine sehr enge Schmiegung
zu den Laufbahnen aufweist. Unter „Schmiegung" wird dabei das Verhältnis des
Laufbahnradius zum Radius der Oberfläche des Rollierwerkzeugs verstanden.
Durch die Kombination der Verwendung eines Spitzbogens als Profil
für das
Rollierwerkzeug und die enge Schmiegung des Rollierwerkzeugs zu
den Laufbahnen ist es den Erfindern gelungen, trotz der Tatsache,
dass die Zustellrichtung des Rollierwerkzeugs nicht mit der Erstreckungsrichtung
der Stützrippen
zusammenfällt,
zu verhindern, dass die Stützrippen
beim Einrollieren der Laufschiene in die Führungsschiene seitlich wegknicken. Darüber hinaus
kann durch die enge Schmiegung sichergestellt werden, dass die Laufbahnen
beim Einrollieren der Laufschiene nicht beschädigt werden.
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Ferner
ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zustellrichtung des Rollierwerkzeugs
mit jeder der Lastübertragungsrichtungen
einen von Null verschiedenen Winkel einschließt. Im Falle einer Laufschiene
mit zwei Laufbahnen ist es besonders bevorzugt, wenn die Zustellrichtung
des Rollierwerkzeugs mit den beiden Lastübertragungsrichtungen im Wesentlichen
den gleichen Winkel einschließt,
da dann die Gesamtkraft, die aus den beiden auf die Laufbahnen ausgeübten Rollierkräften resultiert,
im Wesentlichen in Zustellrichtung verläuft.
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Zur
Erzielung einer hohen Fertigungspräzision wird vorgeschlagen,
dass das Rollierwerkzeug in mehreren Zustellstufen zugestellt wird.
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Darüber hinaus
kann es vorteilhaft sein, wenn die Führungsschiene vor dem Einrollieren
der wenigstens einen Laufschiene, vorzugsweise spanlos, vorkalibriert
wird.
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Produktionszeit
und damit Produktionskosten können
eingespart werden, wenn die Verformung der Stützrippen, die Ausbildung der
Haltelaschen und des wenigstens einen weiteren einrollierten Abschnitts gleichzeitig
vorgenommen wird.
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Nach
einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Linearführungseinrichtung,
bei welchem die Führungsschiene
nach dem Einrollieren der Laufschiene in deren Laufbahnen geführt und
dabei die Bodenfläche
der Führungsschiene
abgefräst wird.
Auf diese Weise kann die Lage der Laufschiene relativ zu einer übergeordneten
Konstruktionseinheit, auf der die Führungsschiene mit ihrer Bodenfläche aufsteht,
präzise
festgelegt werden.
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Auch
für den
vorstehend erläuterten
Gedanken, in einem durch das Einrollieren der wenigstens einen Laufschiene
an sich nicht verformten Abschnitt der Führungsschiene wenigstens einen
weiteren einrollierten Abschnitt auszubilden, um einer Verbiegung
der Führungsschiene
durch das Einrollieren entgegenwirken zu können, wird selbstständiger Schutz
beansprucht.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an
einigen Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
Es stellt dar:
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1 eine
grobschematische Stirnansicht einer erfindungsgemäßen Linearführungseinrichtung;
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2 eine
Stirnansicht der Führungsschiene
der in 1 dargestellten Linearführungseinrichtung in einem
Zustand vor dem Einrollieren der Laufschienen;
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3 eine
schematische Ansicht zur Erläuterung
des Einrollier-Prozesses;
und
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4 und 5 Detailansichten
der Führungsschienen
weiterer erfindungsgemäßer Linearführungseinrichtungen.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Linearführungseinrichtung
ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Sie umfasst eine Führungsschiene 12,
die mittels nicht dargestellter Befestigungselemente auf einer übergeordneten
Konstruktionseinheit, beispielsweise einer Montageplatte 14,
befestigt ist. In den beiden Seitenflächen der Führungsschiene 12 ist
jeweils eine Laufschiene 16 angeordnet, welche an ihrer
von der Führungsschiene 12 weg
weisenden Oberfläche
jeweils zwei lasttragende Oberflächenabschnitte
bzw.
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Laufbahnen 16a umfasst,
die durch einen lastfreien Abschnitt 16b voneinander getrennt
sind, d.h. einen Abschnitt 16b, über den im Betrieb der Linearführungseinrichtung 10 keine
Kräfte
zwischen der Führungsschiene 12 und
dem (in 1 lediglich durch eine gestrichelte
Linie schematisch dargestellten) Führungswagen 20 ausgetauscht
werden.
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In
den Laufbahnen 16a jeder Laufschiene 16 laufen
jeweils die Wälzkörper 18 eines
nicht näher
dargestellten endlosen Wälzkörperumlaufs
des Führungswagens 20,
der auf der Führungsschiene 12 in
deren Längsrichtung
L verschiebbar geführt
ist. Obgleich bei der Ausführungsform
gemäß 1 jede
der Kugeln 18 sich an beiden Laufbahnen 16a der
ihr zugeordneten Laufschiene 16 abstützt, sei bereits an dieser
Stelle darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch bei solchen Linearführungseinrichtungen
mit Vorteil eingesetzt werden kann, bei denen jeder Laufbahn 116a (siehe 4)
bzw. 216a (siehe 5) ein gesonderter
Wälzkörperumlauf
mit seinen Wälzkörpern 118 bzw. 218 zugeordnet
ist. Was die erfindungsgemäßen Details
der Befestigung der Laufschienen 116 bzw. 216 an
der Führungsschiene 112 bzw. 212 der
Linearführungseinrichtung 110 bzw. 210 anbelangt,
unterscheiden sich die Ausführungsformen
gemäß 4 und 5 jedoch
nicht von der nachfolgend noch näher
zu beschreibenden Ausführungsform
gemäß 1.
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Darüber hinaus
ist festzuhalten, dass die Erfindung nicht nur bei Linearführungseinrichtung
mit Vorteil zum Einsatz kommen kann, bei denen der Führungswagen 20 auf
der Führungsschiene 12 mittels
endloser Wälzkörperumläufe geführt ist,
sondern auch bei solchen Linearführungseinrichtung,
bei denen der Führungswagen
auf der Führungsschiene
mittels Rollen geführt
ist.
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Bei
der Herstellung der Führungsschiene 12 der
in 1 dargestellten Linearführungseinrichtung wird erfindungsgemäß von einem
Rohling 12' ausgegangen,
wie er in 2 dargestellt ist. Dieser Rohling 12' ist als Strangpressprofil
aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, beispielsweise
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, hergestellt und kann gewünschtenfalls
vor der weiteren Verarbeitung noch einem, vorzugsweise spanlosen,
Kalibrierschritt unterzogen worden sein. In dem Bereich, in welchem
bei der Führungsschiene 12 die
Laufschiene 16 angeordnet ist, weist der Rohling 12' folgende Gestalt
auf:
In jenen beiden Abschnitten, in denen sich die die Laufbahnen 16a aufweisenden
Abschnitte der Laufschiene 16 abstützen, verfügt der Rohling 12' über zwei
Bereiche 12a, von denen jeder drei Stützrippen 12a1 aufweist, die
durch Täler 12a2 voneinander
getrennt sind. Zwischen den beiden Bereichen 12a verfügt der Rohling 12' über eine
Vertiefung 12b, die auch bei der fertig hergestellten Führungsschiene 12 nicht
mit der Laufschiene 16 in Kontakt tritt. Am oberen und
unteren Rand wird die von den Bereichen 12a und 12b gebildete
Anordnung noch von jeweils einem Vorsprung 12c begrenzt,
auf den weiter unten noch näher
einzugehen sein wird. Schließlich
sei noch auf die Bereiche 12d hingewiesen, die der Bodenfläche 12e des
Rohlings benachbart bzw. an diese angrenzend angeordnet und ebenfalls
mit Rippen und Tälern
ausgebildet sind. Auch auf diese Bereiche 12d wird weiter
unten noch näher
eingegangen werden.
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Wie
in 3 grobschematisch dargestellt ist, wird die Laufschiene 16 an
dem Führungsschienen-Rohling 12' durch einen
Einrollier-Prozess befestigt. Hierbei wird ein sich um die Achse
A drehendes Einrollier-Werkzeug 22 schrittweise in einer
Zustellrichtung Z seitlich in Richtung auf den Führungsschienen-Rohling 12' zu zugestellt
und drückt
die Laufschiene 16 mit deren die Laufbahnen 16a aufweisenden
Abschnitten gegen die Stützrippen 12a1.
Hierdurch werden die Spitzen der Stützrippen 12a1 plastisch
verformt, was in 3 grobschematisch durch die Überschneidung
der Umrisslinien der Stützrippen 12a1 mit
der Umrisslinie der Laufschiene 16 angedeutet ist. Damit
die Stützrippen 12a1 im
Zuge dieses Einrollier-Prozesses nicht seitlich, d.h. in Zustellrichtung
Z wegknicken, wird die vom Einrollierwerkzeug 22 ausgehende
Kraft in Richtung der Erstreckungsrichtung R der Stützrippen 12a1 umgelenkt,
welche zudem mit der späteren
Betriebslastübertragungs richtung
B zusammenfällt.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass das Einrollierwerkzeug 22 an seinem mit
der Laufschiene 16 in Eingriff stehenden Oberflächenabschnitt
mit einem Profil ausgebildet ist, das sich eng an die Laufbahnen 16a der
Laufschiene 16 anschmiegt. Da die beiden Laufbahnen 16a bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Linearführungseinrichtung 10 zusammen
ein gotisches Spitzbogenprofil bilden, ist diese Profilform auch
für den
Oberflächenabschnitt 22a des
Einrollierwerkzeugs 22 bevorzugt. Zwischen den beiden Oberflächenabschnitten 22a verfügt das Einrollierwerkzeug 22 ferner über einen Abschnitt 22b,
in welchem es nicht auf die Laufschiene 16 einwirkt.
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Da
die Erstreckungsrichtungen R der den beiden Laufbahnen 16a der
Laufschiene 16 zugeordneten Gruppen von Stützrippen 12a1 mit
der Zustellrichtung Z des Einrollierwerkzeugs 22 den gleichen
Winkel α einschließen, ergeben
die auf die beiden Gruppen von Stützrippen 12a1 einwirkenden
Kräfte
eine resultierende Gesamtkraft, die in Zustellrichtung Z weist.
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Wie
in 3 durch die Überschneidung
der Vorsprünge 12c des
Führungsschienen-Rohlings 12' mit den Bereichen 22c des
Rollierwerkzeugs 22 angedeutet ist, wirkt das Rollierwerkzeug 22 beim
Zustellen in Richtung Z auch auf diese Vorsprünge 12c ein. Hierdurch
werden die Vorsprünge 12c derart
verformt, dass sie sich an die Seitenflächen 16c der Laufschiene 16 anlegen
(siehe 1). Auf diese Weise bilden die Vorsprünge 12c des
Führungsschienen-Rohlings 12' in der fertig
hergestellten Führungsschiene 12 (siehe 1) Haltelaschen,
welche die Laufschienen 16 formschlüssig an der Führungsschiene 12 halten.
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Schließlich weist
das Rollierwerkzeug 22 noch einen Bereich 22d auf,
der beim Zustellen des Rollierwerkzeugs 22 in Zustellrichtung
Z auf die Rippen-und-Tal-Anordnung 12d einwirkt,
die an den Seitenflächen des
Führungsschienen-Rohlings 12' dessen Bodenfläche 12e benachbart
ausgebildet ist. Die verformten Rippen-und-Tal-Anordnungen 12d bilden
somit bei der fertigen Führungsschiene 12 weitere
rollierte Bereiche, welche einer Verbiegung der Führungsschiene
12 beim Einrollieren der Laufschiene 16 entgegenwirkt.
Bei der Anordnung und Bemessung der Größe und Anzahl der weiteren
rollierten Bereiche braucht lediglich darauf geachtet zu werden,
dass der Schwerpunkt der durch Rollieren verformten Querschnittsfläche (d.h.
einschließlich der
der Laufschiene 16 zugeordneten einrollierten Bereiche)
im Wesentlichen mit dem Schwerpunkt der Gesamtquerschnittsfläche des
Führungsschienen-Rohlings 12' bzw. der Führungsschiene 12 zusammenfällt.
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Darüber hinaus
kann wenigstens einer der weiteren rollierten Bereiche 12d als
Anschlagskante dienen, mit welcher die Führungsschiene 12 an
einem Justiervorsprung 14a der Montageplatte 14 anliegt.
Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Führungsschiene 12 tatsächlich den
gewünschten,
beispielsweise geradlinigen, Verlauf nimmt.
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Wie
in 3 angedeutet ist, kann das Einrollieren der Laufschiene 16,
das Verformen der Vorsprünge 12c und
das Ausbilden der weiteren einrollierten Bereiche 12d gleichzeitig
in einem Arbeitsgang vorgenommen werden.
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Um
eine präzise
Relativanordnung der Laufschienen 16 bezüglich der übergeordneten
Konstruktionseinheit 14 (siehe 1) gewährleisten
zu können,
kann die Führungsschiene 12 samt
einrollierten Laufschienen 16 beispielsweise mittels Wälzkörpern 18 an
den Laufbahnen 16a der Laufschienen 16 gehalten
werden und kann die Bodenfläche 12e der
Führungsschiene 12 mittels
eines relativ zu den Wälzkörpern 18 präzise ausgerichteten
(nicht dargestellten) Werkzeugs spanend bearbeitet, beispielsweise
abgefräst,
werden.
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Bei
der Bemessung der Höhe
h und der Breite b der Stützrippen 12a1 sowie
der Breite t der diese Stützrippen
voneinander trennenden Täler
sowie der Dicke d der Laufschiene 16 (siehe 3)
sollte Folgendes beachtet werden:
Im Fall der Führung des
Führungswagens 20 auf
der Führungsschiene 12 mittels
wenigstens eines endlosen Wälzkörperumlaufs
sollte die Dicke d der Laufschiene 16 zwischen etwa 10%
und etwa 35% des Durchmessers der Wälzkörper 18 betragen.
Ferner sollte das Verhältnis
der Summe der Breiten b der einer Laufbahn 16a zugeordneten
Stützrippen 12a1 zum
Durchmesser der Wälzkörper 18 zwischen
etwa 30% und etwa 60% betragen. Das Verhältnis der Summe der Breiten
b der einer Laufschiene 16 zugeordneten Stützrippen 12a1 zur
Gesamtbreite der Laufschiene 16 zwischen etwa 50% und etwa
70% betragen. Schließlich
sollte das Verhältnis
der Höhe
h einer Stützrippe 12a1 zur
Breite b derselben Stützrippe 12a1 zwischen
etwa 0,5 und etwa 1,5 betragen. Grundsätzlich ist es ferner möglich, die
Stützrippen 12a1 mit
unterschiedlicher Höhe
h auszubilden.
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Bei
all diesen Betrachtungen sollte ferner berücksichtigt werden, dass das
Material der Führungsschiene 12 nach
dem Aufheben der Einrollier-Kraft wieder geringfügig elastisch zurückfedert.
Der sich ergebende Rückfederweg
kann aber aufgrund der bekannten mechanischen Eigenschaften des
Materials der Führungsschiene 12 sowie
der beim Einrollieren auf die Führungsschiene 12 einwirkenden
Kräfte
mit für
die Praxis ausreichender Präzision
vorherberechnet werden. Darüber
hinaus wird die Bodenfläche 12e der
Führungsschiene 12 nach
dem Einrollieren, wie vorstehend beschrieben, noch spanend bearbeitet,
wobei die Laufbahnen 16a der Laufschienen 16 als
Referenz dienen.
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Nachzutragen
ist noch, dass jeder Laufbahn 16a der Laufschiene 16 eine
ungerade Anzahl von Stützrippen 12a1 zugeordnet
ist. Hierdurch kann in einfacher Weise sichergestellt werden, dass
die Betriebslast-Übertragungslinie
B von der Laufschiene 16 unmittelbar durch eine der Stützrippen 12a1,
nämlich
vorzugsweise die mittlere Stützrippe,
verläuft.
Dies stellt eine besonders steife Abstützung der Laufbahn 16a sicher.
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Nachzutragen
ist ferner Folgendes: Da die Laufschienen 16 nach dem Kaltumformen
nicht mehr spanend bearbeitet werden, ist darauf zu achten, dass
die Oberfläche
des Rohmaterials frei von Verunreinigungen ist. Zumindest ein Teil
dieser Verunreinigungen würde
sich sonst nach dem Kaltumformen in der Laufbahnoberfläche befinden,
was deren Haltbarkeit beeinträchtigen
würde.
Wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird daher auch
bei der Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Laufschienen
das Rohmaterial vor der Kaltumformung geschält, d.h. die äußerste mit
Zunder verunreinigte Oberflächenschicht
wird spanend entfernt, beispielsweise durch Fräsen oder Drehen.
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Nachdem
die Laufschienen 16 dann mittels eines Umformungsverfahrens
in die gewünschte
Gestalt gebracht worden sind, müssen
sie noch gehärtet
werden, was üblicherweise
mit einer hohen Hitzeeinwirkung einhergeht. Da hierbei die Gefahr
besteht, dass die Oberfläche
der Laufschiene oxidiert, verzundert oder dergleichen, was zur Reinigung
wieder eine spanende Bearbeitung erforderlich machen würde, werden
die erfindungsgemäß eingesetzten
Laufschienen im Vakuum gehärtet,
damit die Laufbahnen nicht durch die hohe Hitzeeinwirkung beschädigt werden.
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Nachzutragen
ist schließlich
noch, dass die Laufschienen 16 an der Führungsschiene 12 in
axialer Richtung, d.h. in Längsrichtung
L der Führungsschiene 12,
durch Kleben, durch an den Stirnseiten der Führungsschiene 12 angebrachte
Endkappen oder durch Formschluss gegen ein unerwünschtes Verrutschen gesichert
werden können.
Der Formschluss kann beispielsweise durch Vorsehen einer Mehrzahl
von Kerben in den Längsrändern der
Laufschienen 16 und Einrollieren der Haltelaschen 12c in
diese Kerben erhalten werden.
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In
der Praxis können
die Führungsschienen
12 je
nach Größe der Linearführungseinrichtung
10 beispielsweise
wie in der folgenden Tabelle zusammengefasst ausgebildet sein:
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Die
Größe G der
Führungsschiene 12 bezieht
sich dabei auf die Breite des Fußabschnitts, mit dem die Führungsschiene 12 auf
der übergeordneten
Montageeinheit 14 aufsteht (siehe 1). Unter
der Breite w der Laufschiene 16 wird die auf eine Laufbahn 16a bezogene
Breite verstanden, und auch die Anzahl sowie die Gesamtbreite der
Rippen bezieht sich auf eine der Laufbahnen 16a der Laufschiene 16.
Als Schmiegung wird das Verhältnis
des Radius der Laufbahn 16a zum Radius der Oberfläche des
Rollierwerkzeugs 22 bzw. der Wälzkörper 18 bezeichnet.
