-
Die
Erfindung betrifft eine Linearführungseinrichtung
umfassend eine Führungsbasis
mit einer Längsachse,
wobei die Führungsbasis
auf einer Auflagerbasis befestigt ist, einen Läufer, der auf der Führungsbasis
entlang ihrer Längsachse
längsbeweglich abgestützt ist,
wobei der Läufer
mit einem übergeordneten
Objektträger
verbunden ist.
-
Bei
einer derartigen Linearführungseinrichtung
ist regelmäßig ein
sicherer Halt des Läufers
an einer übergeordneten
Baugruppe wie eine Tischplatte oder ein Gestell erwünscht. Im
Stand der Technik erfolgt diese Befestigung mittels Befestigungsschrauben,
die in die Baugruppe oder in den Läufer eingeschraubt werden.
-
Das
Gebrauchsmuster
DE
297 06 493 U1 offenbart einen kolbenstangenlosen Linearantrieb
mit einem Gehäuse,
in dem eine Führungsschiene schraubenlos
aufgenommen ist. Stattdessen erfolgt die Befestigung durch plastisches
Verformen des Materials des Gehäuses
im Bereich des Schienenfußes.
Der über
einen Schlitzzylinder antreibbare Schlitten nimmt einen Führungskörper auf,
der mittels Kugeln längsbeweglich
auf der Führungsschiene abgestützt ist.
Die Befestigung des Führungskörpers innerhalb
des Schlittens erfolgt über
Schrauben. Wenn die in Kontakt kommenden Flächen von Schlitten und Führungskörper nicht
genau parallel zueinander verlaufen, kann es beim Anziehen der Befestigungsschrauben
zu Verspannungen im Führungskörper kommen,
die die Führungsgenauigkeit
vermindern sowie einen vorzeitigen Ausfall der Linearführung zur
Folge haben können.
-
Aus
dem deutschen Gebrauchsmuster Nr. 297 06 034 ist weiterhin eine
schraubenlose Befestigung für
eine Führungsschiene
in einem Profilhauptkörper
bekannt. Die Befestigung der Schiene erfolgt in einer Nut der Bodenfläche mittels
plastischer Verformung des Materials des Profils beziehungsweise mittels
Einbringen einer Vergussmasse zwischen Führungsschiene und Profilhauptkörper. Auf
der Schiene ist ein Führungswagen über Wälzkörperschleifen
längsbeweglich
abgestützt.
Auf dem Führungswagen
ist ein Objektträger
zur gemeinsamen Bewegung entlang der Führungsschiene montiert.
-
Demgegenüber besteht
die Aufgabe der Erfindung darin, eine Linearführungseinrichtung der eingangs
bezeichneten Art bereitzustellen, bei der in Folge der Befestigung
des Läufers
mit einem übergeordneten
Objektträger
Verspannungen im Führungswagen
vermieden werden.
-
Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass die Verbindung zwischen dem Läufer und dem Objektträger in einem
maximalen Abstand zur Hochachse hergestellt ist.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist
sichergestellt, dass die Befestigung des Läufers an dem übergeordneten
Objektträger
nur in den äußeren Längsbereichen
des Läufers
erfolgt, sodass keine Verspannungen im Läufer erzeugt werden können, die
die Vorspannung der Linearführungseinrichtung
beeinflussen.
-
Die
erfindungsgemäße Linearführungseinrichtung
weist eine, auf einer Auflagerbasis befestigte Führungsbasis auf. In der Regel
ist die Führungsbasis
mit der Auflagerbasis über
Befestigungsschrauben verbunden. Die Führungsbasis kann als eine profilierte
Führungsschiene
ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, die Führungsbasis
als eine Stange mit einem runden oder eckigen Querschnitt auszuführen.
-
Auf
der Führungsbasis
ist ein Läufer
längsbeweglich
abgestützt.
Bei dem Läufer
kann es sich um einen Führungswagen
handeln. Dann weist der Läufer
zwei Schenkelbereiche und einen, die beiden Schenkelbereiche verbindenden
Stegbereich auf. In diesem Fall wird die als Führungsschiene ausgebildete
Führungsbasis
im Wesentlichen U-förmig
vom Läufer
umgriffen.
-
Bei
dem Läufer
kann es sich jedoch auch um ein Gehäuse handeln, in dem eine Kugelbüchse aufgenommen
ist, oder um einen Schlitten, in dem sich ein Führungswagen als integraler
Bestandteil des Schlittens befindet.
-
Vorzugsweise
erfolgt die Abstützung
des Läufers
auf der Führungsbasis über Wälzkörper wie Kugeln,
Rollen oder Nadeln, um eine möglichst
geringe Reibkraft und eine hohe Präzision zu erzielen. Die Wälzkörper sind
im Läufer
in Form einer endlosen Schleife aufgenommen, wobei mindestens eine Wälzkörperschleife
in dem Läufer
angeordnet ist.
-
Wenn
der Läufer
mit mindestens einem Vorsprung ausgestattet ist, weist der übergeordnete
Objektträger
eine dazu komplementär
ausgebildete Ausnehmung auf. Im umgekehrten Fall ist am Läufer eine
Ausnehmung angebracht, die mit dem an dem Objektträger angeordneten
Vorsprung zusammenwirkt.
-
Vorzugsweise
weisen sowohl Vorsprung als auch Ausnehmung eine schwalbenschwanzförmige Gestalt
auf.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist
die Verbindung des Läufers
mit dem übergeordneten Objektträger in einem
maximalen Abstand zur Hochachse entfernt hergestellt. Dabei erfolgt
die Verbindung durch plastische Verformung am Läufer, an dem Objektträger oder
an beiden Teilen gleichzeitig. Es steht grundsätzlich frei, die plastische
Verformung nur auf einer Längsseite
des Läufers
oder des Objektträgers
vorzunehmen oder auf beiden Seiten.
-
Die
plastische Verformung kann als eine kontinuierliche, in Richtung
der Längsachse
der Führungsbasis
verlaufende Verformungsspur ausgebildet sein. In diesem Fall bedient
man sich eines Kerbrads, das in Längsrichtung bewegt wird. Alternativ kann
aber auch vorgesehen sein, die plastische Verformung als in Richtung
der Längsachse
beabstandete Einzelverformungsstellen auszubilden.
-
Als
besonders vorteilhaft hat sich gezeigt, die plastische Verformung
geringfügig über die
Länge des
Läufers
hinaus vorzunehmen. In diesem Fall wird das verformte Material an
den Stirnseiten des Läufers
bezüglich
der Führungsbasislängsrichtung
nach radial innen gedrückt,
sodass ein Bereich des Läufers übergriffen
wird. Dadurch wird eine bezüglich
der Längsrichtung
axiale Verschiebbarkeit des Läufers gegenüber dem
Objektträger
verhindert.
-
Eine
alternative Befestigungsmöglichkeit zwischen
Läufer
und Objektträger
stellt die Klebeverbindung dar.
-
Bei
Anwendungsfällen,
bei denen es sich erforderlich macht, den Läufer oder den übergeordneten
Objektträger
auszutauschen, zum Beispiel in Folge eines vorzeitigen Verschleißes oder
einer, von äußeren Einflüssen herrührenden
Beschädigung,
wird man nicht auf eine unlösbare
beziehungsweise nur auf einer Zerstörung des betreffenden Bauteils
beruhenden Verbindung zurückgreifen.
Vielmehr wird man die erfindungsgemäße Lösung dann für eine klemmende Verbindung
zwischen dem Läufer
und dem übergeordneten
Objektträger
einsetzen.
-
Es
steht grundsätzlich
frei, sowohl die Führungsbasis,
die mit der Auflagerbasis verbunden ist, als auch den mit dem übergeordneten
Objektträger verbundenen
Läufer
als bewegtes oder als feststehendes Teil einzusetzen.
-
Die
Auflagerbasis kann als ein Gestell, insbesondere ein Maschinengestell,
ausgebildet sein. Als Auflagerbasis kann auch ein Profilhauptkörper wie
ein Strangpressprofil aus einer Aluminiumlegierung dienen.
-
Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
wenn der Läufer
aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt ist, weil dann der Vorsprung
oder die Ausnehmung während
des Strangpressvorgangs mit eingearbeitet werden kann. Nachträgliche Bearbeitungsschritte
entfallen. Dasselbe trifft für
den übergeordneten
Objektträger
zu. Da regelmäßig der
mit dem Objektträger
verbundene Läufer
auf der Führungsbasis
verfahren wird, lässt sich
damit auch eine große
Gewichtseinsparung erzielen.
-
Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass insbesondere
bei im Strangpressverfahren hergestellten Läufern und Objektträgern eine
nachträgliche
Bearbeitung der in Befestigungskontakt kommenden Flächen entfallen kann,
ohne dass die Vorspannungsverhältnisse
des Gesamtsystems verändert
werden.
-
Die
Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
Es zeigen
-
1:
eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Linearführungseinrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
-
2:
eine Frontansicht der erfindungsgemäßen Linearführungseinrichtung eines ersten
Ausführungsbeispiels,
-
3:
eine perspektivische Ansicht eines Läufers eines ersten Ausführungsbeispiels,
-
4:
eine perspektivische Ansicht eines Objektträgers eines ersten Ausführungsbeispiels,
-
5:
eine perspektivische Ansicht eines mit dem Objektträger verbundenen
Führungswagens eines
ersten Ausführungsbeispiels,
-
6:
eine Frontansicht der erfindungsgemäßen Linearführungseinrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels,
-
7:
eine Frontansicht der erfindungsgemäßen Linearführungseinrichtung eines dritten
Ausführungsbeispiels.
-
In
den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Linearführungseinrichtung
dargestellt. Sie umfasst eine, auf einer Auflagerbasis 1 befestigte Führungsbasis 10,
die eine Längsachse
L und eine Hochachse H aufweist. Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Führungsbasis
ist als eine profilierte Führungsschiene
ausgebildet. Die Schiene ist mittels nicht dargestellten Befestigungsschrauben
mit der Auflagerbasis 1 verschraubt.
-
Auf
der Führungsbasis 10 ist
ein Läufer 20 entlang
der Längsachse
L abgestützt.
Der Läufer 20 ist
im Ausführungsbeispiel
als ein Führungswagen ausgebildet,
der zwei Schenkelbereiche 22 und einen, die beiden Schenkelbereiche
verbindenden Stegbereich 24 aufweist. Dadurch wird die
Führungsbasis 10 im
Wesentlichen U-förmig
vom Läufer 20 umgriffen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
rollen zwischen dem Läufer 20 und
der Führungsbasis 10 Kugeln 28 (siehe 3)
ab, die vom Läufer 20 in Form
einer endlosen Schleife aufgenommen sind. Gemäß 3 befinden
sich zwei Kugelschleifen in jedem Schenkelbereich 22.
-
Der
Läufer 20 ist
fest mit einem übergeordneten
Objektträger 30 verbunden.
Dazu weist der Läufer 20 Vorsprünge 26 auf,
die sich, wie aus 3 ersichtlich, über die
gesamte Länge
des Läufers 20 erstrecken.
-
Zu
den Vorsprüngen 26 komplementär ausgebildet
weist der Objektträger 30 eine
Ausnehmung 31 auf (4). Vorsprünge 26 und
Ausnehmung 31 sind derart aufeinander abgestimmt, dass
die Bauteile leicht miteinander montierbar sind, das heißt, dass der
Läufer
leichtgängig
mit seinen Vorsprüngen 26 in die
Ausnehmung 31 des Objektträgers 30 eingeschoben
werden kann.
-
Wie
in 4 bei 33 gestrichelt angedeutet ist,
soll nicht ausgeschlossen sein, die Ausnehmung 31 nur auf
der einen Seite mit Hinterschnitt auszuführen. Mit dieser Maßnahme wird
erreicht, dass der Läufer 20 auch
radial in die Ausnehmung 31 eingesetzt werden kann. In
diesem Fall erfolgt die plastische Verformung unmittelbar bei 33,
wodurch sich das Material des Objektträgers an den schwalbenschwanzförmigen Vorsprung 26 anlegt
und so ein ausreichender Festsitz des Läufers 20 sichergestellt ist.
-
Die
Verbindung des Läufers 20 mit
dem Objektträger 30 erfolgt
im Ausführungsbeispiel
nur an einer Seite des Läufers
(5). Dazu sind an dem Objektträger 30 mittels eines
nicht dargestellten Werkzeugs Einzelverformungsstellen eingebracht
worden, die eine plastische Verformung des Materials des Objektträgers 30 und/oder
des Läufers 20 in
Teilabschnitten 32 bewirken. Die Verbindung beider Bauteile
erfolgt dabei in einem maximalen Abstand zur Hochachse H.
-
Wie
in 2 gut zu erkennen ist, kann sich die plastische
Verformung des Materials des Objektträgers 30 geringfügig über die
axiale Länge
des Läufers 20 hinauserstrecken,
wodurch ein radial nach innen gerichteter Vorsprung 34 gebildet
wird, der den Festsitz des Läufers
zumindest in Längsrichtung
L erhöht.
-
Die 6 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel
und unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 2 insofern,
dass die durch die plastische Verformung hergestellte Verbindung
zwischen Läufer
und übergeordnetem
Objektträger
durch eine lösbare
Verbindung ersetzt worden ist. In 6 sind deshalb
analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in 2,
jedoch jeweils ergänzt
um den Buchstaben a. Die Ausführungsform
nach 6 wird somit nur in dem Umfang beschrieben, wie
er von der 2 abweicht.
-
In 6 ist
ein Objektträger 30a gezeigt,
der einen einseitig zur Ausnehmung 31a angeordneten Schlitz 35 aufweist.
Der Schlitz 35 besitzt im Wesentlichen die gleiche Tiefe
wie die Ausnehmung 31a und bildet einen Schenkel 36.
Orthogonal zum Schlitz 35 verlaufend befindet sich eine
nicht dargestellte Gewindebohrung im Objektträger 30a, in der ein
Gewindestift 37 aufgenommen ist. Durch Eindrehen des Gewindestifts
kann der Schenkel 36 elastisch ausgelenkt werden, wodurch
eine Klemmverbindung zwischen Läufer 20a und
Objektträger 30a erreicht
wird. Es versteht sich, dass mehrere, über die gesamte Länge des
Läufers 20a verlaufende
Gewindebohrungen im Objektträger 30a eingebracht
sein können, sodass über eine
Mehrzahl an Gewindestiften 37 eine gleichmäßige und
sichere Klemmverbindung hergestellt werden kann.
-
Es
ist auch denkbar, den Schlitz 35 wegzulassen. In diesem
Fall erstreckt sich die Gewindebohrung bis in die Ausnehmung 31a hinein.
Durch Eindrehen des Gewindestifts kann sich dieser direkt am Läufer 20a abstützen, wodurch
eine Klemmverbindung zwischen Läufer 20a und
Objektträger 30a erreicht
wird. Es versteht sich, dass auch hier wieder mehrere, über die
gesamte Länge
des Läufers 20a verlaufende
Gewindebohrungen im Objektträger 30a eingebracht
sein können,
sodass über
eine Mehrzahl an Gewindestiften 37 eine gleichmäßige und
sichere Klemmverbindung hergestellt werden kann. Nachzutragen ist
noch, dass die in Eingriff kommende Fläche des Gewindestifts auf die
Geometrie des Läufers 20a abgestimmt
oder dass zwischen dem Gewindestift 37 und dem Läufer 20a ein
zusätzliches
Element mit entsprechend aufeinander abgestimmten Eingriffsgeometrien
zwischengeschaltet sein kann.
-
Die 7 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel
und unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 2 insofern,
dass auch hier wieder die durch die plastische Verformung hergestellte
Verbindung zwischen Läufer
und übergeordneten
Objektträger
durch eine lösbare
Verbindung ersetzt worden ist. In 7 sind deshalb
analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in 2,
jedoch jeweils ergänzt
um den Buchstaben b. Die Ausführungsform
nach 7 wird somit nur in dem Unfang beschrieben, wie
er von der 2 abweicht.
-
In 7 ist
ein Objektträger 30b dargestellt, der
eine erweiterte Ausnehmung 31b besitzt. Diese Erweiterung
dient der Aufnahme eines zusätzlichen Spannstücks 38,
das mit einer, komplementär
zum Läufer 20b ausgebildeten
Fläche
versehen ist. Durch Anziehen der Befestigungsschrauben 39 wird
das Spannstück 38 in
die Ausnehmung 31b hineingezogen, wodurch gleichzeitig
der Läufer 20b in
dem Objektträger 30b fixiert
wird. Es versteht sich, dass an Stelle eines über die gesamte Läuferlänge verlaufenden
Spannstücks
auch mehrere einzelne Spannelemente verwendet werden können.