DE102005008498A1

DE102005008498A1 - Linearführung mit einer Umlaufeinrichtung

Info

Publication number: DE102005008498A1
Application number: DE200510008498
Authority: DE
Inventors: Chin-Pei Taichung Wang; Chiung-Hui Taichung Tsai
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-08-31

Abstract

Linearführung mit einer Umlaufeinrichtung, bei der die Umlaufeinrichtung (20) J-förmig ausgebildet ist, deren eines Ende im Umlenkkanal (12) des Gleitwagens (10) angeordnet ist und deren anderes Ende an die Belastungsrille (11) angeschlossen ist, und dass sich in der Umlaufeinrichtung (20) ein Rücklaufkanal (23) befindet, mit welchem Rollelemente (30) zum Rücklauf umlenkbar sind, und dass der Rücklaufkanal (13) mit zwei Reihen von Schmierrillen (233) versehen ist, an deren Stelle die Umlaufeinrichtung (20) in ein äußerliches und ein innerliches Umlaufhalbrohr (21, 22) eingeteilt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearführung mit einer Umlaufeinrichtung, wobei die Linearführung in Bereichen von Werkzeugmaschinen, elektronischen Anlagen, Automatisierungs-, Halbleiteranlagen, usw. zum Einsatz kommt.
Der Grundsatz der Linearführung besteht darin, dass eine relative Bewegung zwischen der Führungsrille und dem Gleitwagen stattfindet, indem Rollelemente dazwischen rollen. Dazu ist es notwendig, ein Umlaufsystem zu konstruieren, durch das die Rollelemente eine Umlaufbewegung durchführen können.

Aus JP 2002-54633 ist ein Umlaufsystem für Rollelemente bekannt, das aus Abstandshaltern (11, 12, 13), einem Rücklaufkanal (14) und zwei Umlenkeinrichtungen (15a, 15b) besteht, die alle als Einzelbauteil ausgeführt und nicht integral mit dem Gleitwagen (4) ausgebildet sind. Die drei Einzelbauteile werden im Gleitwagen (4) eingebaut. Von Nachteil ist, dass zu viele Bauteile vorhanden sind, was ein problematisches Zusammenwirken zu befürchten ist, wodurch die Rollelemente starken Schwankungen unterliegen können. Daraus ergeben sich ein schwieriger Betrieb und ein unangenehmes Geräuschniveau. Außerdem führt die große Anzahl von Bauteilen zu einem ungünstigen Zusammenbau mit großen Kraft- und Zeitaufwand.

Aus US 4662763 ist ein weiteres Umlaufsystem für die Rollelemente bekannt, das aus zwei J-förmig ausgebildeten Halbrohren aufgebaut ist. Bei dieser Konstruktion kann der belastungslose Rücklauf abschnitt für Rollkugeln zwar aus einem Stück gefertigt werden, um das problematische Zusammenwirken auszuschließen. Eine entsprechende Gestaltung des Gleitwagens ist aber notwendig. Außerdem haben zusätzliche, zum Positionieren dienende Trennplatten an den Halbrohren anzubringen, was den Zusammenbau erschwert. Darüber hinaus sind keine Schmierrillen vorhanden, in denen Schmieröl fließt.

So wird eine schwierige Schmierung verursacht. Des Weiteren ist der Rohrkörper in horizontaler Richtung in zwei Halbrohre eingeteilt. Treten die Rollkugeln von der Belastungsrille in den Rohrkörper ein, ist der Rollkörper den Stoßkräften der Rollkugeln ausgesetzt, was eine leichte Abtrennung der zusammengebauten Halbrohre bewirken kann.

Aus JP 3349238 ist ein wiederum weiteres Umlaufsystem für Rollelemente bekannt, das im Wesentlichen aus vier halbkreisförmigen U-Rohren mit Aussparungen für Abstandshalter besteht. Die Trennrichtung der zusammengesetzten Halbkörper steht rechtwinklig zur Aussparung. Von Nachteil ist, dass sich die Kraftlinie der den Belastungen ausgesetzten Rollelemente und die Trennlinie der Halbkörper überlappen, wodurch sich eine instabile Rollbewegung der Rollelemente in den zusammengesetzten Rohrkörpern unter Einwirkung des Zusammenbauzustands ergeben kann. Außerdem ist ein Abbrechen der zusammengesetzten Rohrkörper zu befürchten, da sie den Stoßkräften der in Bewegung versetzten Rollelemente ausgesetzt sind.

Durch die Erfindung wird eine Linearführung mit einer Umlaufeinrichtung geschaffen, die durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile nicht aufweist.

Die Erfindung weist insbesondere die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Linearführung ist vorgesehen, dass die Umlaufeinrichtung J-förmig ausgebildet ist, deren eines Ende im Umlenkkanal des Gleitwagens angeordnet ist und deren anderes Ende an die Belastungsrille angeschlossen ist, und dass sich in der Umlaufeinrichtung ein Rücklaufkanal befindet, mit welchem Rollelemente zum Rücklauf umlenkbar sind. Von Vorteil ist jedoch, dass die erfindungsgemäße Umlaufeinrichtung in lösbarer Weise zusammengesetzt ist, wodurch sich eine einfache Herstellung ergibt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Linearführung ist vorgesehen, dass der Rücklaufkanal mit zwei Reihen von Schmierrillen versehen ist, in denen kettenartige Halterung der Rollelemente laufen bzw. Schmieröl fließen kann, was eine effiziente und gleichmäßige Schmierung bewirkt.

Unter Berücksichtigung des Rollzustands der Rollelemente im Rücklaufkanal der Umlaufeinrichtung wird die Umlaufeinrichtung an einer Stelle der Schmierrillen in das äußerliche und das innerliche Umlaufhalbrohr eingeteilt, was für eine stabile Rollbewegung der Rollelemente im Rücklaufkanal sorgt. Außerdem wird sie nicht von der Trennlinie der Umlaufeinrichtung beeinträchtigt.

Weiter besteht ein günstiges Merkmal der Erfindung darin, dass die Umlaufeinrichtung an einem dem Umlenkkanal des Gleitwagens zugewandten Ende mit Rastvorsprüngen und Rastnuten versehen ist, mit denen eine stabile Positionierung beim Zusammenfügen zweier Umlaufeinrichtungen im Umlenkkanal gewährleistet ist.

Eine abermals andere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Linearführung zeichnet sich dadurch aus, dass das innerliche Umlaufhalbrohr an einer der Belastungsrille zugewandten Seite mit einem Positionierflansch versehen ist, mit dem ein festes und genaues Verankern der Umlaufeinrichtung im Gleitwagen gewährleistet ist.

Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:
1 eine perspektivische Zeichnung zweier Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Rollmoduls;
2 eine perspektivische Zeichnung eines Gleitwagens einer erfindungsgemäßen Linearführung;
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Umlaufeinrichtung nach 2;
4 eine Ansicht auf die rechte Seite der 3;
5 eine perspektivische Explosionszeichnung zweier Umlaufeinrichtungen nach 2;
6 eine detaillierte Ansicht des äußerlichen Umlaufhalbrohrs nach 5;
7 eine detaillierte Ansicht des innerlichen Umlaufhalbrohrs nach 5;
8 einen Schnitt durch den Gleitwagen und die Umlaufeinrichtung nach dem Zusammenbau;
9 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Umlaufeinrichtung;
10 eine Ansicht auf die rechte Seite der 9; und
11 einen Schnitt durch drei unterschiedliche Varianten des Rücklaufkanals.
Oben und unten in 1 ist jeweils ein Rollmodul 31 mit Rollelementen 30 dargestellt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel oben in 1 sind die Rollelemente 30 kugelförmig ausgebildet, während die unten in 1 dargestellte Rollelemente 30 eine zylindrische Grundform aufweist. Die Rollelemente 30 des Rollmoduls 31 ist durch eine Verbindungseinheit 312 zu einer Baueinheit zusammengefügt, wobei ein Abstandshalter 311 zwischen allen zwei benachbarten Rollelementen 30 vorgesehen ist, was für eine problemlose Bewegung der Rollelementen 30 auf einer vorgegebenen Stelle sorgt.
In 2 ist gezeigt, dass der Gleitwagen 10 mit einer Belastungsrille 11 versehen, in der die Rollelemente 30 eine Rollbewegung durchführen können. Auf diese Weise wird eine relative Bewegung zwischen dem Gleitwagen 10 und einer nicht näher dargestellten Gleitrille bewirkt. Außerdem ist jeweils ein Umlenkkanal 12 an beiden Seiten des Gleitwagens 10 angeordnet. Die erfindungsgemäße Umlaufeinrichtung 20 liegt im belastungslosen Bereich der Umlaufbahn der Rollelemente 30. Das heißt, dass die Umlaufeinrichtung 20 in den Umlenkkanal 12 eingesteckt und mit der Belastungsrille 11 verbunden ist, um eine endlose Umlaufbewegung der Rollelemente 30 zu ermöglichen.
Wie aus 3 ersichtlich, ist die erfindungsgemäße Umlaufeinrichtung 20 aus einem äußerlichen und einem innerlichen Umlaufhalbrohr 21, 22 aufgebaut, in denen sich ein Rücklaufkanal 23 befindet, der in Anpassung an die Rollelemente ausgebildet ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel oben in 4 ist die erfindungsgemäße Umlaufeinrichtung 20 in Anpassung an die kugelförmig ausgebildeten Rollelemente 30 konzipiert, sodass der Rücklaufkanal 23 einen runden Querschnitt aufweist, wobei die unten in 4 dargestellte Umlaufeinrichtung 20 in Anpassung an die zylindrisch ausgebildeten Rollelemente 30 entworfen ist, sodass der im Schnitt dargestellte Rücklaufkanal 23 rechteckig ausgebildet ist. Der Rücklaufkanal 23 umfasst einen geraden Rücklaufabschnitt 231 und einen gekrümmten Umlenkabschnitt 232, damit die in 2 dargestellten Rollelemente 30 durch den Rücklauf abschnitt 231 des Rücklaufkanals 23 hindurch geführt werden, um einen reibungslosen Rücklauf durchzuführen. Danach können die Rollelemente 30 durch den Umlenkabschnitt 232 hindurch gehen, um ihre Bewegungsrichtung zu verändern, wodurch sie in die Belastungsrille 11 des Gleitwagens zur Umlaufbewegung eintreten. Im Rücklaufkanal 23 befinden sich zwei Reihen von gegenüberliegenden Schmierrillen 233, wobei das äußerliche und das innerliche Umlaufhalbrohr 21, 22 an der Stelle der Schmierrillen 233 zur Umlaufeinrichtung 20 zusammengefügt sind. Das äußerliche Umlaufhalbrohr 21 ist außen mit einem Konkavteil 211 und einem Konvexteil 212 versehen, wobei das innerliche Umlaufhalbrohr 22 ebenfalls an seiner Außenfläche ein Konkavteil 227 und ein Konvexteil 226 aufweist. Hierdurch ergibt sich ein leichtes Einstecken der Umlaufeinrichtung 20 in den Umlenkkanal 12 des Gleitwagens 10. Das innerliche Umlaufhalbrohr 22 ist an einer der Belastungsrille 11 zugewandten Seite mit einem Positionierflansch 225 versehen, mit dem ein festes und genaues Verankern der Umlaufeinrichtung 20 im Gleitwagen 10 gewährleistet ist.
Aus 5 bis 7 ist ersichtlich, dass das äußerliche und das innerliche Umlaufhalbrohr 21, 22 jeweils eine Zusammenbaufläche 217 bzw. 223 aufweisen. Beim Zusammenbau greifen die Zusammenbauflächen 217 und 223 ineinander und fügen sich zur erfindungsgemäßen Umlaufeinrichtung 20 zusammen. In dem äußerlichen und dem innerlichen Umlaufhalbrohr 21, 22 befindet sich jeweils eine Rollenrille 215 bzw. 221, die beide zum Rücklaufkanal 23 der Umlaufeinrichtung 20 zusammengefügt sind. Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 bis 7 sind die beiden Enden der Rollenrille 215 mit je einem Konkavteil 216 versehen, das mit dem korrespondierend geformte Ende der Rollenrille 221 die in 4 dargestellten Schmierrillen 233 bildet. Das äußerliche Umlaufhalbrohr 21 weist einen Rastvorsprung 213 und eine Rastnut 214, während das innerliche Umlaufhalbrohr 22 dementsprechend über einen Rastvorsprung 222 und eine Rastnut 224 verfügt, was für ein festes Zusammenfügen beider Umlaufeinrichtungen 20 im Umlenkkanal 12 sorgt.
Nachfolgend wird Bezug auf 8 genommen. Wird die Umlaufeinrichtung 20 in den Gleitwagen 10 eingebaut, bekommt der Umlenkkanal 12 die Berührung nur mit dem Konvexteil 212 des äußerlichen Umlaufhalbrohrs 21 und dem Konvexteil 226 des innerlichen Umlaufhalbrohrs 22. Hierdurch ergibt sich eine geringe Kontaktfläche, was eine flexible Einstellung und ein leichtes Einstecken der Umlaufeinrichtung 20 in den Umlenkkanal 12 des Gleitwagens 10 bewirkt. Außerdem befinden sich zwei Schmierrillen 233 im Rücklaufkanal 23, um eine gleichmäßige Verteilung von Öl zu ermöglichen. So können die Rollelemente 30, die vom Rücklauf abschnitt 231 bis zum Umlenkabschnitt 232 geführt sind, optimal geschmiert werden.
9 und 10 zeigen vom Grundsatz her das gleiche Ausführungsbeispiel wie 1 bis 8, dass die Umlaufeinrichtung 20 ebenfalls aus einem äußerlichen Umlaufhalbrohr 21 und einem innerlichen Umlaufhalbrohr 22 aufgebaut ist, in denen ein Rücklaufkanal 23 ausgebildet ist, der einen geraden Rücklauf abschnitt 231 und einem gekrümmten Umlenkabschnitt 232 umfasst und in dem sich zwei Schmierrillen 233 befinden, jedoch mit dem Unterschied, dass die Umlaufeinrichtung 20 eine glatte Außenfläche aufweist, um eine leichte Herstellung des äußerlichen und des innerlichen Umlaufhalbrohrs 21, 22 zu gewährleisten.
Wie aus 11 ersichtlich, ist der Rücklaufkanal 23 aus dem äußerlichen und dem innerlichen Umlaufhalbrohr 21, 22 zusammengesetzt. In 11A ist gezeigt, dass die Schmierrillen 233 dem äußerlichen Umlaufhalbrohr 21 zugeordnet sind, wodurch die Außenfläche des äußerlichen Umlaufhalbrohrs 21 einen Kreisbogen von mehr als 180° aufweist. In 11B ist gezeigt, dass die Schmierrillen 233 dem innerlichen Umlaufhalbrohr 22 zugeordnet sind, wodurch die Außenfläche des innerlichen Umlaufhalbrohrs 22 einen Kreisbogen von mehr als 180° aufweist. In 11C ist jedoch gezeigt, dass die Schmierrillen 233 dem äußerlichen und dem innerlichen Umlaufhalbrohr 21, 22 zugeordnet sind.

10: Gleitwagen
11: Belastungsrille
12: Umlenkkanal
20: Umlaufeinrichtung
21: äußerliches Umlaufhalbrohr
211: Konkavteil
212: Konvexteil
213: Rastvorsprung
214: Rastnut
215: Rollenrille
216: Konkavteil
217: Zusammenbaufläche
22: innerliches Umlaufhalbrohr
221: Rollenrille
222: Rastvorsprung
223: Zusammenbaufläche
224: Rastnut
225: Positionierflansch
226: Konvexteil
227: Konkavteil
23: Rücklaufkanal
231: Rücklauf abschnitt
232: Umlenkabschnitt
233: Schmierrille
30: Rollelement
31: Rollmodul
311: Abstandshalter
312: Verbindungseinheit

Claims

Linearführung mit einer Umlaufeinrichtung, aufweisend; eine Führungsschiene, die als längliches Bauelement ausgebildet und mit einer Mehrzahl von Rollenrillen versehen ist; und einen Gleitwagen (10), der auf der Führungsschiene verschiebbar angeordnet ist, wobei er den Rollenrillen der Führungsschiene entsprechend jeweils eine Belastungsrille (11), einen Umlenkkanal (12) und eine Umlaufeinrichtung (20) aufweist, und wobei die Umlaufeinrichtung (20) als Rücklaufbahn an einer belastungslosen Seite des Umlenkkanals (12) angebracht ist, um eine axiale Bewegung des Gleitwagens (10) gegenüber der Führungsschiene zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, – dass die Umlaufeinrichtung (20) J-förmig ausgebildet ist, deren eines Ende im Umlenkkanal (12) des Gleitwagens (10) angeordnet ist und deren anderes Ende an die Belastungsrille (11) angeschlossen ist; – dass sich in der Umlaufeinrichtung (20) ein Rücklaufkanal (23) befindet, mit welchem Rollelemente (30) zum Rücklauf umlenkbar sind; und – dass der Rücklaufkanal (23) mit zwei Reihen von Schmierrillen (233) versehen ist, an deren Stelle die Umlaufeinrichtung (20) in ein äußerliches und ein innerliches Umlaufhalbrohr (21, 22) eingeteilt ist.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem äußerlichen Umlaufhalbrohr (21) die Schmierrillen (233) zugeordnet sind, sodass die Außenfläche des äußerlichen Umlaufhalbrohrs (21) einen Kreisbogen von mehr als 180° aufweist.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem innerlichen Umlaufhalbrohr (22) die Schmierrillen (233) zugeordnet sind, sodass die Außenfläche des innerlichen Umlaufhalbrohrs (22) einen Kreisbogen von mehr als 180° aufweist.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem äußerlichen und dem innerlichen Umlaufhalbrohr (21, 22) die Schmierrillen (233) zugeordnet sind, sodass das äußerliche und das innerliche Umlaufhalbrohr (21, 22) die kompletten Schmierrillen (233) bilden.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußerliche und das innerliche Umlaufhalbrohr (21, 22) außen mit einem Konvexteil (212 bzw. 226) versehen sind.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innerliche Umlaufhalbrohr (22) an einer der Belastungsrille (11) zugewandten Seite mit einem Positionierflansch (225) versehen ist, mit dem ein festes und genaues Verankern der Umlaufeinrichtung (20) im Gleitwagen (10) gewährleistet ist.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufeinrichtung (20) an einem dem Umlenkkanal (12) des Gleitwagens (10) zugewandten Ende mit Rastvorsprüngen (213, 223) und Rastnuten (214) versehen ist, mit denen eine stabile Positionierung beim Zusammenfügen zweier Umlaufeinrichtungen (20) im Umlenkkanal (12) gewährleistet ist.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollelemente (30) kugelförmig ausgebildet sind.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollelemente (30) zylindrisch ausgebildet sind.