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Die
Erfindung betrifft einen Rollenhalter einer Linearführung, insbesondere
eine verbesserte Konstruktion, die eine erhöhte Bewegungsstabilität der Linearführung und
eine reibungslose Rollbewegung von Rollelementen gewährleistet.
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Rollelementhalter
einer Linearführung
haben längst
bei Anlagen, die eine präzise
Gleitbewegung erfordern, wie z.B. Werkzeugmaschinen mit digitaler Steuerung,
automatischen Schweißeinrichtungen, Fördereinrichtungen,
usw. Verwendung gefunden. Die Linearführung ist derart konstruiert,
dass ein Rollelementhalter entlang einer ringförmigen Rollbahn kontinuierlich
umläuft.
Daher muss die mit dem Rollelementhalter versehene Linearführung eine
Rollelementrille über
die gesamte Umlaufstrecke aufweisen, in der der Rollelementhalter
beweglich ist. Es ist nicht möglich,
eine vollständige
Rollelementrille mit nur einem einzigen Bauelement zu bilden, wobei
Kombination aus mehreren Bauelementen bestimmte Spalte erzeugen
kann, die jedoch die reibungslose Bewegung des Rollelementhalters
beeinträchtigen
können.
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Wie
aus den 1 und 2 ersichtlich, weist
ein herkömmlicher
Rollelementhalter einer Linearführung
einen Gleitwagen 11 auf, die unmittelbar auf der Linearführung beweglich
ist. Die Linearführung
besteht aus einem Belastungsteilhalter 12 und einem Wendeteilhalter 13,
wobei der Belastungsteilhalter 12 und Wendeteilhalter 13 jeweils
eine Führungsrille 121, 131 aufweist,
in der ein Verbindungsabschnitt 141 einer Rollelementhaltekette 14 gelagert
ist. Die Konstruktion der Rollelementhaltekette 14 wird
in 3 dargestellt. Die Rollelementhaltekette 14 ist
so konstruiert, dass eine Mehrzahl von Distanzstücken 143 mit dem Verbindungsabschnitt 141 verbunden
ist. Zwischen den Distanzstücken 143 sind
jeweilige Rollelemente 142 gehalten.
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Anhand
der 1 bis 6 sieht man, dass an der Verbindungsstelle
zwischen den Führungsrillen 121, 131 des
Belastungsteilhalters 12 und Wendeteilhalters 13 keine
spezielle Gestaltung vorhanden ist. Tritt der Verbindungsabschnitt 141 der
Rollelementhaltekette 14 durch den Wendeteilhalter 13 in den
Belastungsteilhalter 12 ein, kommt eine Hemmung vor. Nach
den empirischen Experimenten ist wie folgt festgestellt:
- 1. Die bei der Linearführung eingesetzte Rollelementhaltekette 14 ist
normalerweise aus flexiblem Kunststoff hergestellt, was für einen
reibungslosen Durchtritt durch den Wendeteilhalter 13 sorgt. Unter
Einwirkung der Flexibilität
von Kunststoff wird der Verbindungsabschnitt 141 der Rollelementhaltekette 14 jedoch
gegen den Außenrund der
Führungsrille 131 des
Wendeteilhalters 13 gedrückt, wenn sich der Verbindungsabschnitt 141 der
Verbindungsstelle zwischen dem Wendeteilhalter 13 und Belastungsteilhalter 12 annähern, wie
in 4 dargestellt ist. In 4 wird die
Rollelementhaltekette 14 vereinfacht mit einem rechteckigen
Streifen dargestellt. Gelangt die Rollelementhaltekette 14 an
die Verbindungsstelle, kann die Rollelementhaltekette 14 nicht
auf einen gewünschten
Weg fortbewegen, wodurch eine Abweichung vorkommt. In 5 ist
die tatsächliche Bewegungsrichtung
mit einem Vollpfeil und die vorgegebene Bewegungsrichtung mit einem Hohlpfeil
bezeichnet.
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Für die Verbindung
des Belastungsteilhalters 12 mit den anderen Bauelementen
werden normalerweise Befestigungsstifte benötigt. Durch die Toleranz und
Herstellungsabweichung können
Spalte zwischen den Führungsrillen 121, 131 des
Belastungsteilhalters 12 und Wendeteilhalters 13 entstehen.
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Aus
den oben erwähnten
zwei Gründen
ergibt sich, dass das Ende des Verbindungsabschnitts 141 der
Rollelementhaltekette 14 auf den Rund der Führungsrille 121 des
Belastungsteilhalters 12 stößt, wenn der Verbindungsabschnitt 141 durch
die Öffnung
der Führungsrille 131 geführt wird,
was zu problematischer Bewegung führen kann.
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Aus
der
JP 3349238 ist eine
Lösung
zur Beseitigung der problematischen Bewegung der mit dem Rollelementhalter
versehenen Linearführung bekannt,
mit der vermieden wird, dass die hemmenden Spalte an der Verbindungsstelle
zwischen dem Wendeteil und Belastungsteil vorkommen, wenn die gesamten
Bauteile zu einer Baueinheit zusammengefügt sind. So kann der Verbindungsabschnitt
141 des
Rollelementhalters problemlos durch die Verbindungsstelle hindurchgeführt werden.
Die Konstruktion gemäß der
JP 3349238 ist aber von
Nachteil, da sich die Abmessungen bei Ausdehnung und Kontraktion
der Bauteile aufgrund des zu großen Schlankheitsgrads aber
nur schwierig kontrollieren lassen, was zu problematischer Anpassung
der Bauteile führen
kann.
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Aus
DE 102 27 716 A1 ,
DE 102 27 688 A1 und
DE 199 56 296 a1 ist
jeweils ein Rollelementhalter einer Linearführung bekannt, die mit einer
Rollelementrille versehen ist, die von einem Belastungsteilhalter
und Wendeteilhalter abgegrenzt wird. Die Rollelementrille des Wendeteilhalters
weist eine Öffnung an
der Innenseite eines vorspringenden Abschnitts einer Endkappe auf.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollelementhalter
einer Linearführung
zu schaffen, mit dem eine reibungslose Bewegung, eine hohe Stabilität und eine
einfache Montage gewährleistet
sind.
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Diese
Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 definierten Rollelementhalter
gelöst.
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Durch
die Erfindung wird ein Rollelementhalter einer Linearführung geschaffen,
mit dem eine reibungslose Bewegung gewährleistet ist. Jeder Belastungsteilhalter
ist an beiden dem Wendeteilhalter zugewandten Enden mit je einem
nach außen
vorstehenden Fortsatz versehen, wobei der Fortsatz gegen die Außenseite
des vorspringenden Abschnitts der Endkappe gedrückt ist, während die Anlageseite des Fortsatzes
anliegend an der Verbindungsfläche
des vorspringenden Abschnitts der Endkappe gehalten ist. Auf diese
Weise sind eine erhöhte
Stabilität
und eine reibungslose Bewegung der Linearführung gewährleistet.
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Außerdem wird
durch die Erfindung ein Rollelementhalter einer Linearführung geschaffen,
mit dem eine einfache Montage gewährleistet ist. Jeder Belastungsteilhalter
ist an beiden dem Wendeteilhalter zugewandten Enden mit je einem
nach außen
vorstehenden Fortsatz versehen, wobei der Fortsatz gegen die Endkappe
gedrückt
ist. So kann der Fortsatz leicht über die Außenseite der für den Verbindungsabschnitt
des Rollelementhalters vorgesehenen Führungsrille montiert werden,
wobei die Bauteile des Rollelementhalters der Linearführung einfach
gefertigt werden können.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind im Unteranspruch angegeben.
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Im
Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der Erfindung
anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels
und der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 in
perspektivischer Explosionsdarstellung einen Rollelementhalter einer
Linearführung nach
dem Stand der Technik;
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 1;
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3 eine
perspektivische Gesamtansicht einer Rollelementhaltekette;
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4 eine
schematische Darstellung der mit einem im Schnitt dargestellten
Halteketten-Verbindungsabschnitt
versehen Rollelementhaltekette, die sich in einem herkömmlichen
wendeteilhalter bewegt;
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5 eine
schematische Darstellung der mit einem im Schnitt dargestellten
Halteketten-Verbindungsabschnitt
versehenen Rollelementhaltekette, die aus dem herkömmlichen
Wendeteilhalter austritt;
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6 eine
schematische Darstellung der Rollelementhaltekette, die aus dem
herkömmlichen Wendeteilhalter
austritt und auf den Belastungsteilhalter stößt;
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7 eine
perspektivische Zeichnung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung nach dem Zusammenbau;
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8 eine
perspektivische Zeichnung einer erfindungsgemäßen Endkappe;
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9 die
Vorgehensweise zum Montieren des Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung in perspektivischer Explosionsdarstellung;
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10 die
Vorgehensweise zum Montieren des Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung von anderer Seite gesehen;
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11 eine
perspektivische Teilansicht des Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung;
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11A einen vergrößerten Ausschnitt aus 11 in
perspektivischer Teilansicht;
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12 eine
vergrößerte Perspektivdarstellung
des Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung; und
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13 eine
schematische Darstellung zum Erläutern
von Parametern.
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Bezugnehmend
auf 7 bis 13 weist ein erfindungsgemäßer Rollelementhalter
einer Linearführung
einen Gleitwagen 20, eine Endkappe 30, ein Rücklaufrohr 60,
einen Wendeteilhalter 40 und einen Belastungsteilhalter 50 auf.
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Der
Gleitwagen 20 und die Endkappe 30 sind miteinander
verbunden, wobei der Wendeteilhalter 40 in einer Aussparung 31 der
Endkappe 30 gelagert ist.
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Das
Rücklaufrohr 60 ist
an der Innenseite des Gleitwagens 20 angeordnet.
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Der
Wendeteilhalter 40 weist einen sich nach außen verjüngenden
Führungsabschnitt 41 auf,
der an einer der Öffnung
des Endes der Rollelementrille 42 entsprechenden Stelle
angeordnet ist, wobei jeder Belastungsteilhalter 50 an
der Innenseite des Gleitwagens 20 vorgesehen ist.
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Die
Endkappe 30 ist an einer dem Führungsabschnitt 41 und
der Rollelementrille 42 des Wendeteilhalters 40 angepassten
Außenseite
der Aussparung 31 mit einem vorspringenden Abschnitt 32 versehen,
der über
eine Verbindungsfläche 321 verfügt.
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Jeder
Belastungsteilhalter 50 ist an beiden dem Wendeteilhalter 40 zugewandten
Enden mit je einem nach außen
vorstehenden Fortsatz 51 versehen, wobei der Belastungsteilhalter 50 an
einer der Rollelementrille 42 des Wendeteilhalters 40 entsprechenden
Stelle über
eine Rollelementrille 52 verfügt, und wobei sich der Fortsatz 51 entlang
der Rollelementrille 52 des Belastungsteilhalters 50 erstreckt, und
wobei der Fortsatz 51 gegen die Außenseite des vorspringenden
Abschnitts 32 der Endkappe 30 gedrückt ist,
während
die Anlageseite 511 des Fortsatzes 51 anliegend
an der Verbindungsfläche 321 des vorspringenden
Abschnitts 32 der Endkappe 30 gehalten ist, und
wobei der Fortsatz 51 an der Außenseite des Führungsabschnitts 41 des
Wendeteilhalters 40 angeordnet ist.
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So
kann der Fortsatz leicht über
die Außenseite
der für
den Verbindungsabschnitt des Rollelementhalters vorgesehenen Führungsrille
montiert werden, wobei die Bauteile des Rollelementhalters der Linearführung einfach
gefertigt werden können.
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Das
Wichtigste ist, dass jeder Belastungsteilhalter 50 an beiden
dem Wendeteilhalter 40 zugewandten Enden mit je einem nach
außen
vorstehenden Fortsatz 51 versehen ist. Außerdem ist
die Anlageseite 511 des Fortsatzes 51 anliegend
an der Verbindungsfläche 321 des
vorspringenden Abschnitts 32 der Endkappe 30 gehalten,
wobei der Fortsatz 51 an der Außenseite des Führungsabschnitts 41 des Wendeteilhalters 40 angeordnet
ist. Damit wird vermieden, dass Spalte an der Verbindungsstelle
zwischen dem Führungsabschnitt 41 des
Wendeteilhalters 40 und der Rollelementrille 52 des
Belastungsteilhalters 50 vorkommen. So wird Interferenz
oder Stoß des
Verbindungsabschnitts des Rollelementhalters verhindert.
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Wie
aus 13 ersichtlich, kann die in der Bewegungsrichtung
entstehende Abweichung mit dem Fortsatz 51 ausgeglichen
werden, ohne die Bauteile zu verändern.
So kann der Verbindungsabschnitt des Rollelementhalters problemlos
durch die Verbindungsstelle zwischen dem Belastungsteilhalter 50 und
Wendeteilhalter 40 hindurchgeführt werden. Die zwischen den
Bauteilen vorbehaltenen Spalte dienen eigentlich der Ausgleichung
der unter allen Umständen
entstehenden Abmessungsveränderung.
Um die Nachteile der herkömmlichen
Gestaltung zu beheben, sind möglichst
keine Spalte an der Verbindungsstelle zwischen dem Führungsabschnitt 41 des
Wendeteilhalters 40 und der Rollelementrille 52 vorhanden.
Außerdem
wird der Fortsatz 51 gedrückt gegen die Außenseite
des Führungsabschnitts 41 des
Wendeteilhalters 40 gehalten. Auf diese Weise ergibt sich
eine spaltfreie Rollelementrille 52 des Rollelementhalters.
So kann das Ende des Verbindungsabschnitts des Rollelementhalters
entlang der Rollelementrille des Belastungsteils in den Belastungsteilhalter 50 oder
daraus treten. Außerdem
kann der Verbindungsabschnitt 141 des Rollelementhalters
problemlos durch den vorbehaltenen Spalt hindurchgeführt werden.
Damit wird vermieden, dass der Rollelementhalter eine negative Wirkung auf
die reibungslose Bewegung ausübt,
wenn die Linearführung
in Betrieb gesetzt wird.
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Der
Belastungsteilhalter 50 verfügt an einer der Rollelementrille 42 des
Wendeteilhalters 40 entsprechenden Stelle über eine
Rollelementrille 52, wobei sich der Fortsatz 51 entlang
der Rollelementrille 52 des Belastungsteilhalters 50 erstreckt,
und wobei der Fortsatz 51 gegen die Außenseite des vorspringenden
Abschnitts 32 der Endkappe 30 gedrückt ist,
während
die Anlageseite 511 des Fortsatzes 51 anliegend
an der Verbindungsfläche 321 des vorspringenden
Abschnitts 32 der Endkappe 30 gehalten ist. So
kann die Anlageseite 511 stabil gegen die Verbindungsfläche 321 gedrückt werden,
was für einen
noch stabilen Betrieb der vorliegenden Erfindung sorgt. Darüber hinaus
kann die Verstellung und Bewegung des vorbehaltenen Spalts durch
die stabile Anlage der Anlageseite 511 an der Verbindungsfläche 321 eine
axiale Ausdehnung und einen stabilen Betrieb bewirken.
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Ferner
ist es nicht notwendig, die Konstruktion des Belastungsteilhalters 50 in
erheblichem Maße zu
verändern,
was eine einfache Fertigung des Fortsatzes 51 erlaubt. Überdies
kommt eine nur sehr geringe Abweichung von Produktabmessungen zustande,
indem ein Kunststoff-Spritzgussverfahren durchgeführt wird.
So kann die Bewegungsflüssigkeit
der Linearführung
stark erhöht
werden, wobei sich Bauteile des Rollelementhalters der Linearführung einfach
herstellen lassen.
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Hierzu
ist darauf hinzuweisen, dass die Entstehung des an der Verbindungsstelle
zwischen dem Führungsabschnitt 41 des
Wendeteilhalters 40 und der Rollelementrille 52 des Belastungsteilhalters 50 befindlichen,
vorbehaltenen Spaltes mit Abmessungen der Kunststoffbauteile zusammenhängt. Das heißt:
- – Der
geltende Temperaturbereich der Linearführung ist sehr breit, etwa
von –20° C bis 100° C. Daher
müssen
die aufgrund der Temperaturänderung
entstehenden Abmessungsunterschiede mit dem vorbehaltenen Spalt
ausgeglichen werden.
- – Beim
Zusammenbau zweier Bauteile muss eine genormte Abmessungstoleranz
eingehalten werden, um Spalte vorzubehalten. Damit wird vermieden,
dass sich die Bauteile schwierig installieren lassen.
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Unter
Bezug auf 13 können der vorbehaltene Spalt
der Bauteile und die Länge, über die sich
der Fortsatz 51 in die Endkappe erstreckt, durch die folgenden
Formeln ermittelt werden: C = L × w × Δt D = 2p A = L × w × Δt + 2pwobei
A = vorbehaltener Spalt, B = Ausdehnungslänge, C = unter Einwirkung der
Temperatur entstehende Abmessungsabweichung, D = unter Berücksichtigung
der Toleranz vorbehaltener Spalt, M = Länge zwischen dem oberen und
dem unteren Ende der Rücklaufbahn,
L = Länge
des Belastungsteilhalters 50, w Wärmeausdehnungszahl, Δt = geltender
Temperaturbereich und w = zulässiger
Abweichungswert.
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Die
Ausdehnungslänge
B muss größer als der
vorbehaltene Spalt A sein, um die Entstehung des Zwischenraums effektiv
zu unterdrücken.
So gilt: B > A
= L × w × Δt + 2p
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Unter
Berücksichtigung
der Durchführbarkeit muss
die Ausdehnungslänge
B kleiner sein als der Abstand zwischen dem oberen und unteren Ende
der Rücklaufbahn
M plus der vorbehaltene Spalt A. So gilt: B < A + M
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Daher
weist der Fortsatz 51 eine optimale Ausdehnungslänge B auf,
die wie folgt darstellbar ist: A + M > B > A = L × w × Δt + 2p
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- 11
- Gleitwagen
- 12
- Belastungsteilhalter
- 121
- Führungsrille
des Verbindungsabschnitts des Rollelementhalters
- 13
- Wendeteilhalter
- 131
- Führungsrille
des Verbindungsabschnitts des Rollelementhalters
- 14
- Rollelementhaltekette
- 141
- Verbindungsabschnitt
- 142
- Rollelement
- 143
- Distanzstück
- 20
- Gleitwagen
- 30
- Endkappe
- 31
- Aussparung
- 32
- vorspringender
Abschnitt
- 321
- Verbindungsfläche
- 40
- Wendeteilhalter
- 41
- Führungsabschnitt
- 42
- Rollelementrille
- 50
- Belastungsteilhalter
- 51
- Fortsatz
- 511
- Anlageseite
- 52
- Rollelementrille
des Rollelementhalters
- 60
- Rücklaufrohr
- A
- vorbehaltener
Spalt
- B
- Ausdehnungslänge
- C
- unter
Einwirkung der Temperatur entstehende Abmessungsabweichung
- D
- unter
Berücksichtigung
der Toleranz vorbehaltener Spalt
- M
- Länge zwischen
dem oberen und dem unteren Ende der Rücklaufbahn
- L
- Länge des
Belastungsteilhalters
- w
- Wärmeausdehnungszahl
- Δt
- geltender
Temperaturbereich
- w
- zulässiger Abweichungswert