DE102006035181A1

DE102006035181A1 - Linearbewegungsführung für einen linear verfahrbaren Schlitten

Info

Publication number: DE102006035181A1
Application number: DE102006035181A
Authority: DE
Inventors: Reiner Dipl.-Ing. Schindler (FH); Christian Dipl.-Wirtsch. Ing. Vogelgesang (FH); Markus Dipl.-Ing. Knecht (FH); Klaus Dipl.-Ing. Schumacher (FH)
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-07-29
Filing date: 2006-07-29
Publication date: 2008-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine einem strangpressbaren Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium bestehenden Tragschiene (2), in welche zumindest eine als Führungsschiene dienende Laufwelle (9; 10; 32; 35) eingesetzt ist, an der mindestens eine Laufrolle (11; 12; 34) des Schlittens (4) abrollt, und mit einer mit der Linearbewegungsführung (1) verbundenen Zahnstange (3; 37), die eine parallel zur Linearbewegungsachse der Tragschiene (2) verlaufende Verzahnung (18; 38) aufweist.
Um eine vereinfachte Anbindung der Zahnstange an die Linearbewegungsführung zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Zahnstange (3; 37) mit ihrer Verzahnung (18; 38) einstückig an der Linearbewegungsführung (1) ausgebildet ist und dass wenigstens eine aus einem harten Metall bestehende Laufwelle (9; 10; 32; 35) in eine Nut (7a, 8a, 20) der Tragschiene (2) eingesetzt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Linearbewegungsführung für einen linear verfahrbaren Schlitten, mit einer aus einem strangpressbaren Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium bestehenden Tragschiene, in welche zumindest eine als Führungsschiene dienende Laufwelle eingesetzt ist, an der mindestens eine Laufrolle des Schlittens abrollt, und mit einer mit der Linearbewegungsführung verbundenen Zahnstange, die eine parallel zur Linearbewegungsachse der Tragschiene verlaufende Verzahnung aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Um in Maschinen oder Anlagen lineare Bewegungen ausführen zu können, werden Linearbewegungsführungen genutzt, die eine Tragschiene aufweisen, an der ein Schlitten über Wälzkörper, beispielsweise in Form von Laufrollen, Kugelbüchsen oder Lineargleitlager geführt und gelagert ist. Bei einem bestimmten Typ von Linearbewegungsführungen ist zusätzlich eine Zahnstange vorhanden, die mit der Schiene verbunden ist und parallel zu dieser verläuft. In die Zahnstange können beispielsweise ein oder mehrere Ritzel eingreifen. Eine auf das Ritzel übertragene rotatorische Antriebsbewegung führt zu einer linea ren Abrollbewegung des Ritzels parallel zur Linearbewegungsachse. Sind ein oder mehrere auf der Schiene angeordnete Schlitten mit dem Ritzel wirkverbunden, so werden auch die Schlitten von der Antriebsbewegung auf der Schiene mitgenommen. Ein Beispiel eines solchen angetriebenen Schlittens ist aus der DE 102 56 685 A1 bekannt. Dort greifen Zähne eines Endloszahnriemens in die Verzahnung der Zahnstange ein, wodurch der Schlitten linear vor- und zurückbewegt werden kann.
Die Linearbewegungsführungen weisen üblicherweise eine gerade ausgebildete lang gestreckte Tragschiene auf, an der ein Schlitten verfahrbar gelagert ist. In der Regel ist die Tragschiene aus einem leichten aber stabilen Grundmaterial wie Aluminium hergestellt. Die Tragschiene kann dabei beispielsweise ein Aluminium-Strangpressprofil sein, das bedarfsweise auf die gewünschte Länge abgelängt wird, um die geforderte Linearführung zu schaffen.
Die Führungsschiene, die durch eine Laufwelle gebildet ist, ist üblicherweise eine zylindrische Stange, dass heißt, sie weist einen kreisförmigen, über ihre ganze Länge unveränderten Querschnitt auf. Der Vorteil liegt darin, dass die Führungsschiene ohne spezielle Ausrichtung in eine entsprechende Längsausnehmung der Tragschiene eingelegt werden kann. Die Mantelfläche der Führungsschiene dient abschnittsweise als Anlage- oder Lagerfläche, mit der die Führungsschiene an entsprechenden Anlageflächen der Längsausnehmung anliegt. Andere Längsbereiche der Mantelfläche der Führungsschiene dienen als Lauffläche für geeignete Wälzkörper, insbesondere für Laufrollen.
Andere Arten von Linearbewegungsführungen, wie sie beispielsweise in der DE 197 58 346 A1 in Bezug auf die dortigen 10 bis 13 beschrieben sind, weisen eine Tragschiene mit an ihren Flanken einstückig angeformten, als Führungsschienen für Laufrollen dienenden V-förmigen Nasen auf, wobei eine Zahnleiste mit seitlicher Verzahnung an die Unterseite der Tragschiene angenietet ist.
Aus der DE 92 06 405 U1 ist zudem eine gattungsbildende Linearbewegungsführung für einen linear verfahrbaren Schlitten bekannt, welche eine aus Aluminium bestehende Tragschiene aufweist, in deren Flanken jeweils ein als Führungsschiene dienender Rundstab eingesetzt ist, an dem jeweils eine Laufrolle des Schlittens abrollt. Eine mit der Tragschiene verbundene Zahnstange, die eine parallel zur Linearbewegungsachse der Schiene verlaufende Verzahnung aufweist, ist als Unterbau an die Tragschiene angeschraubt und weist ein parallel zu einer Flanke der Tragschiene verlaufendes Zahnstangenband auf, in welches Zähne eines Antriebsritzels eingreifen bzw. mit diesen kämmen.
Die bislang bekannten Lösungen sind nachteilig im Hinblick auf die Verbindung der Tragschiene mit der Zahnstange. Denn um eine Zahnstange mit der Tragschiene verbinden zu können, muss die Tragschiene mit entsprechenden Montagemitteln versehen werden, also insbesondere mit Ausnehmungen zum Einsetzen der Zahnstange, sowie mit Befestigungsbohrungen, um die Zahnstange anschrauben oder annieten zu können. Dies bedeutet einen hohen Herstellungsaufwand. Zudem machen die Ausnehmungen oftmals Nacharbeiten notwendig, da die Zahnstangen nicht immer maßhaltig hergestellt sind und mühevoll an bestehende Tragschienen angepasst werden müssen.
Ein anderes Problem betrifft die Anbindung der Laufwellen an die Tragschiene. Bislang wurden die Laufwellen entweder einstückig an die Tragschiene angeformt oder als separates Bauteil mit dieser verbunden, und zwar durch Pressen, Kleben, Schrauben oder mittels anderer Haltekonstruktionen. Hierbei hat sich herausgestellt, dass die Verbindung der Laufwellen mit der Tragschiene ebenfalls noch Raum für Verbesserungen lässt, und zwar insbesondere in Hinblick auf eine einfachere Montage und eine verbesserte Haltbarkeit.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearbewegungsführung zu schaffen, welche die geschilderten Nachteile beziehungsweise technischen Probleme beseitigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, dass die Zahnstange hinsichtlich ihrer Verzahnung einstückig an der Linearbewegungsführung ausgebildet ist, und die aus einem harten Metall bestehende Laufwelle in eine Nut der Tragschiene eingesetzt ist. Die Nut kann U-förmig gebildet sein. Die Nut kann aber auch V-förmig sein; in diesem Fall können Wellen unterschiedlichen Durchmessers in ein und dieselbe V-förmige Nut eingebaut werden.
Die Erfindung geht daher aus von einer Linearbewegungsführung für einen linear verfahrbaren Schlitten, mit einer aus einem strangpressbaren Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium bestehenden Tragschiene, in welche zumindest eine als Führungsschiene dienende Laufwelle eingesetzt ist, an der mindestens eine Laufrolle des Schlittens abrollt, und mit einer mit der Linearbewegungsführung verbundenen Zahnstange, die eine parallel zur Linearbewegungsachse der Tragschiene verlaufende Verzahnung aufweist. Außerdem ist diese Linearbewegungsführung dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange mit ihrer Verzahnung einstückig an der Linearbewegungsführung ausgebildet ist, und dass wenigstens eine aus einem harten Metall bestehende Laufwelle in eine Nut der Tragschiene eingesetzt ist.
Durch diesen Aufbau ist vorteilhaft erreicht, dass die Herstellung derartiger Linearbewegungsführungen deutlich vereinfacht wird. Zwar stellt das Anformen der Verzahnung unter Umständen einen zusätzlichen Herstellungsschritt bei der Fertigung der Tragschiene der Linearbewegungsführung dar, jedoch kann hierdurch die Herstellung und insbesondere das mühselige Anpassen separater Zahnstangen an bestehende Linearbewegungsführungen entfallen. Dadurch, dass bereits bei der Herstellung der Linearbewegungsführung eine Verzahnung an diese angeformt oder ausgebildet wird, erhöht sich naturgemäß auch die Präzision der gesamten Führung und der Zahnstangen, insbesondere wenn eine Vielzahl identischer Linearbewegungsführungen zu einem viele Meter langen Schienensystem zusammen gesetzt werden.
Ein zusätzliches Ausrichten und Verschrauben von Zahnstangen kann nämlich bei der erfindungsgemäßen Linearbewegungsführung entfallen, ebenso wie bislang notwendige aufwendige Ausrichtarbeiten. Auch die Betriebssicherheit wird durch die erfindungsgemäße Lösung erhöht. Denn bei bislang bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen können sich die Schrauben lockern, mit denen die Zahnstangen an der Tragschiene befestigt sind. Durch das Lockern veränderte sich auch der Abstand zwischen Zahnstange und Schlitten oder anderen Funktionsteilen, so dass es im Extremfall zu Blockaden des Schlittens kommen konnte, nämlich dann, wenn eine Kante des Schlittens an einer abstehenden Kante der Zahnstange anstößt.
Auch die Ausgestaltung der Ausnehmung für die Laufwelle bzw. für die Laufwellen als V-förmige Nut bietet eine Reihe neuartiger Gestaltungsmöglichkeiten. Insbesondere ermöglicht die V-förmige Nut ein einfachstes Anpassen an unterschiedliche Durchmesser der Laufwellen. Denn ein Rundstab lässt sich in einer V-förmigen Kerbe oder Nut unabhängig vom Durchmesser an zwei Punkte bzw. Linien der V-förmigen Nut anlegen, nämlich jeweils an einem Punkt beziehungsweise an einer Linie jeder Nutwand der Nut.
Die U- oder V-Nut bietet zudem den Vorteil vielfacher Befestigungsmöglichkeiten der jeweiligen Laufwelle. Je nach Anwendungsschwerpunkt kann die Laufwelle jeweils in die U- oder V-förmige Nut durch Kleben, Einpressen oder auf andere Weise festgelegt werden. Auch die Befestigung mittels Schrauben wird durch die V-förmige Nut erleichtert.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Verzahnung an die Tragschiene angeformt ist.
In anderen praktischen Weiterbildungen kann zudem vorgesehen sein, dass die Verzahnung an wenigstens eine Flanke, an die Oberseite und/oder an die Unterseite der Tragschiene angeformt ist.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verzahnung spanlos oder spanabhebend an die Tragschiene angeformt oder dort ausgebildet ist.
In einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verzahnung an eine Laufwelle angeformt ist. In diesem Fall übernimmt die Laufwelle gleichzeitig die Funktion der Zahnstange, so dass die Laufwelle nicht nur als Führungsschiene für Laufrollen dient, sondern auch den Angreifpunkt für ein Antriebsritzel oder einen Zahnriemen bildet. Dies schafft weitere Gestaltungsmöglichkeiten von Linearbewegungsführungen und deren Komponenten.
Diese letztgenannte Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass die Breite der Verzahnung an der Laufwelle kürzer ist, als der axiale Abstand von Berührpunkten einer Ringnut einer Laufrolle an einer Mantelfläche der Laufwelle.
Besonders vorteilhaft ist ebenso eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass die Nut zwei Nutwände und einem diese verbindenden Nutgrund aufweist, welcher in wenigstens eine Bohrung mündet. Es liegt ebenso im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass ein Schraubbolzen durch die Unterseite der Tragschiene in die Bohrung einführbar und mit der Laufwelle verschraubbar ist. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass ein Schraubbol zen durch die Laufwelle hindurch führbar und in der Bohrung der Tragschiene einschraubbar ist.
Besonders vorteilhaft ist schließlich eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass die in die V-förmige Nut der Tragschiene eingesetzte Laufwelle durch Schrauben, Kleben oder Klemmen mit der Tragschiene verbunden ist. Die Laufwelle ist vorzugsweise aus einem gehärteten Stahl hergestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt
1 eine Vorderansicht einer Linearbewegungsführung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, in zwei Varianten,
2 eine Schnittansicht durch eine Linearbewegungsführung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels,
3 eine Schnittansicht durch eine Linearbewegungsführung gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels,
4 eine Schnittansicht durch eine Linearbewegungsführung gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels,
5 eine Schnittansicht durch eine Linearbewegungsführung gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels, und
6 ein Detail aus 5.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Linearbewegungsführung 1 in Vorderansicht dargestellt. 1 zeigt zwei Varianten des ersten Ausführungsbeispiels. Die Linearbewegungsführung 1 weist eine Trag schiene 2 auf, auf deren Oberseite eine Verzahnung 18 angeformt oder herausgearbeitet ist, welche die Funktion einer üblichen Zahnstange 3 übernimmt. Insoweit kann auch formuliert werden, dass die Zahnstange 3 einstückig an der Tragschiene 2 ausgebildet ist.
Auf der einstückigen und möglichst steifen, durch ein Aluminiumstrangpressprofil gebildeten Tragschiene 2 ist ein Schlitten 4 angeordnet, welcher auf der Tragschiene 2 in Längsrichtung verfahrbar gelagert ist. Die Bewegungen des Schlittens 4 sind von einer auf, am oder im Schlitten 3 befestigten, nicht dargestellten Antriebseinrichtung gezielt steuerbar. Der Antrieb kann beispielsweise durch einen Schrittmotor gebildet sein, der den Schlitten 4 über ein Ritzel oder einen Endloszahnriemen antreibt, welches bzw. der mit der Verzahnung 18 kämmt. Die Tragschiene 2 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus dem Werkstoff AlMgSi 0,5 F25.
Die Tragschiene 2 weist an ihren beiden Flanken 5, 6 sich in Längsrichtung erstreckende V-förmige Ausnehmungen 7, 8 auf. In den Ausnehmungen 7, 8 sind Führungsschienen bzw. Laufwellen 9, 10 aus einem hartem Metall eingesetzt, wobei die Laufwellen 9, 10 die Laufbahnen für Laufrollen 11, 12 bilden, die über Schrauben 13, 14 am Schlitten 4 drehbar gelagert sind. Die Ausnehmung 7 bildet eine U-förmige Nut 7a, und die Ausnehmung 8 bildet eine V-förmige Nut 8a.
Die Laufrollen 11, 12 sind an sich bekannte kugelgelagerte Zylinderrollen, die jeweils eine umlaufende rillenförmige Ringnut 15 bzw. 16 aufweisen. Die Laufrollen 11, 12 rollen mit ihren Ringnuten 15, 16 auf den Laufwellen 9, 10 ab, die in den Ausnehmungen 7, 8 ortsfest gelagert sind. Die Verzahnung 18 ist auf einer zum Schlitten gewandten Oberseite 17 der Tragschiene 2 eingeformt, wozu diese Verzahnung 18 vorzugsweise beim Strangpressen der Tragschiene 2 in diese eingepresst wird. Möglich ist jedoch auch ein spanabhebendes oder schneidendes Bearbeiten der Tragschiene 2 nach deren Herstellung, um die Verzahnung 18 in die Tragschiene 2 einzubringen. Die quer zur Längsachse der Tragschiene 2 eingebrachte Verzahnung 18 der Zahnstange 3 selbst entspricht üblichen Norm-Verzahnungen, etwa entsprechend der Norm DIN 867.
Eine Unterseite 19 der Tragschiene 2 kann an eine entsprechende Anschlusskonstruktion befestigt werden, wozu nicht dargestellte Schraubbolzen durch die Oberseite 17 und durch die Verzahnung 18 führbar sowie mit der Anschlusskonstruktion verschraubbar sind.
In 2 ist eine Schnittansicht durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Linearbewegungsführung 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Diese weist ebenfalls eine Tragschiene 2 mit einstückig an dieser angeformten Zahnstange 3 bzw. Verzahnung 18 auf. Im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Verzahnung 18 an eine Flanke 6 der Tragschiene 2 angeformt. In die Oberseite 17 der Tragschiene 2 ist die Ausnehmung 7 für die Laufwelle 9 eingeformt. Die Ausnehmung 7 ist eine V-förmige Nut 20 mit zwei Nutwänden 21, 22 und einem diese verbindenden Nutgrund 23. Der Nutgrund 23 mündet in eine Bohrung 24, in die ein nicht dargestellter Schraubbolzen von der Unterseite 19 der Tragschiene 2 in diese eingesetzt werden kann. Mittels des Schraubbolzens lässt sich die Laufwelle 9 auf einfachste Weise mit der Linearbewegungsführung 1 verbinden, wobei ein Austausch der Laufwelle 9, beispielsweise nach deren Verschleiß, durch einfaches Lösen des Schraubbolzens ermöglicht ist. Eine durch die Oberseite 17 geführte Senkbohrung 25 dient der Aufnahme eines ebenfalls nicht dargestellten Schraubbolzens zur Befestigung der Linearbewegungsführung 1 an einer Anschlusskonstruktion.
Die Laufrolle 11 entspricht der Laufrolle 11 in 1, sie ist in 2 aber im Radialschnitt dargestellt. Die Laufrolle 11 besteht in an sich bekannter Weise aus einem drehfesten Innenring 26 und einem drehbaren Außenring 27, zwischen denen zwei Reihen von in Käfigen gehaltenen Lagerkugeln 28 angeordnet sind. Der Außenring mit der in seiner radial äußeren Mantelfläche einge formten Ringnut 15 rollt an der äußeren Mantelfläche 29 der Laufwelle 9 ab. Ebenso wie in 1 ist eine hier nicht gezeigte Schraube axial durch die Laufrolle 11 geführt und mit einem Schlitten verbunden.
In 3 ist eine Schnittansicht durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Linearbewegungsführung 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Diese weist ebenfalls eine Tragschiene 2 mit einstückig an dieser angeformten Zahnstange 3 bzw. mit einer integrierten Verzahnung 18 auf. Im Gegensatz zu der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist die Verzahnung 18 an die Unterseite 19 der Tragschiene 2 aus Aluminium angeformt. In die Oberseite 17 der Tragschiene 2 ist die Ausnehmung 7 für die Laufwelle 9 eingeformt. Die Ausnehmung 7 ist entsprechend der Ausführung gemäß 2 eine V-förmige Nut 20 mit einem Nutgrund 23. Der Nutgrund 23 mündet in eine Bohrung 30, in die ein nicht dargestellter Schraubbolzen von oben durch die Laufwelle 9 geführt und mit der Tragschiene 2 verschraubt werden kann. Mittels des Schraubbolzens lässt sich die Laufwelle 9 auf einfachste Weise mit der Linearbewegungsführung 1 verbinden, wobei ein Austausch der Laufwelle 9, beispielsweise nach deren Verschleiß, durch einfaches Lösen des Schraubbolzens ermöglicht ist.
Eine durch die Flanken 6, 5 der Tragschiene geführte Senkbohrung 31 dient der Aufnahme eines ebenfalls nicht dargestellten Schraubbolzens zur Befestigung der Linearbewegungsführung 1 an einer Anschlusskonstruktion. Die Laufrolle 11 entspricht der Laufrolle 11 in 2.
In 4 ist eine Schnittansicht durch ein viertes Ausführungsbeispiel einer Linearbewegungsführung 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Diese weist ebenfalls eine Tragschiene 2 mit einstückig an dieser angeformten Zahnstange 3 auf. Im Gegensatz zu den in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen ist die Verzahnung 18 an die Unterseite 19 der Tragschiene 2 aus Aluminium angeformt, während in die Flanken 5, 6 der Tragschiene 2 jeweils eine Ausnehmung 7, 8 für Laufwellen 9 und 32 eingeformt ist.
Die Ausnehmungen 7, 8 sind entsprechend der Ausführungen zu den 2 und 3 jeweils als V-förmige Nut 20 mit Nutwänden 21, 22 und mit einem Nutgrund 23 ausgebildet. Der Nutgrund 23 mündet jeweils in eine Bohrung 30, in die ein nicht dargestellter Schraubbolzen von der Seite durch die Laufwelle 9 bzw. 32 und durch die Flanken 5, 6 geführt und mit der Tragschiene 2 verschraubt werden kann. Mittels des Schraubbolzens lassen sich die Laufwellen 9, 32 auf einfachste Weise mit der Linearbewegungsführung 1 verbinden, wobei ein Austausch der Laufwellen 9, 32 beispielsweise nach deren Verschleiß, durch einfaches Lösen des Schraubbolzens ermöglicht ist. Eine durch die Unterseite 19 und durch die Verzahnung 18 geführte Senkbohrung 33 dient der Aufnahme eines ebenfalls nicht dargestellten Schraubbolzens zur Befestigung der Linearbewegungsführung 1 an einer Anschlusskonstruktion. Die Laufrolle 11 entspricht der Laufrolle 11 in 2.
Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1 weist die Laufwelle 32 einen geringeren Durchmesser als die Laufwelle 9 auf. Entsprechend weist auch die auf der Laufwelle 32 abrollende Laufrolle 34 einen kleineren Durchmesser auf. Es ist jedoch auch möglich, eine Laufrolle zu verwenden, welche der Laufrolle 11 oder 12 entspricht. Ebenso liegt es auch im Rahmen der Erfindung, in beide Ausnehmungen 7, 8 Laufwellen mit identischem Durchmesser einzusetzen. Die Darstellung gemäß 4 dient vor allem der Illustration der Möglichkeiten, welche die V-förmige Nut 20 bietet, nämlich das einfache Einsetzen von Laufwellen unterschiedlicher Durchmesser, ohne hierfür die Ausnehmungen 7, 8 in irgendeiner Weise anpassen zu müssen. Neben dem Verbinden der Laufwellen 9, 32 mittels Schraubverbindungen ist auch ein formschlüssiges Einpressen, Klemmen oder Kleben möglich.
In den 5 und 6 ist eine Schnittansicht durch ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Linearbewegungsführung 1 gemäß der Erfindung dargestellt, bei welchem es sich um eine besonders bevorzugte Ausführungsform handelt.
Diese Linearbewegungsführung 1 weist ebenfalls eine Tragschiene 2 auf, an deren Flanken 5, 6 bzw. an deren Oberseite 17 oder Unterseite 19 allerdings keine Verzahnung angeformt ist. In die Oberseite 17 der Tragschiene 2 ist die Ausnehmung 7 für eine Laufwelle 35 eingeformt. Die Ausnehmung 7 ist ebenfalls eine V-förmige Nut 20 mit zwei Nutwänden 21, 22 und einem diese verbindenden Nutgrund 23. Der Nutgrund 23 mündet in eine Bohrung 24, in die ein nicht dargestellter Schraubbolzen von der Unterseite 19 der Tragschiene 2 in diese eingesetzt werden kann. Mittels des Schraubbolzens lässt sich die Laufwelle 35 auf einfachste Weise mit der Linearbewegungsführung 1 verbinden, wobei ein Austausch der Laufwelle 35, beispielsweise nach deren Verschleiß, durch einfaches Lösen des Schraubbolzens ermöglicht ist. Eine durch die Oberseite 17 geführte Senkbohrung 25 dient der Aufnahme eines ebenfalls nicht dargestellten Schraubbolzens zur Befestigung der Linearbewegungsführung 1 an eine Anschlusskonstruktion.
Die Laufrolle 11 entspricht der Laufrolle 11 in den 1 bis 4. Der Außenring mit der in seiner radial äußeren Mantelfläche eingeformten Ringnut 15 rollt an der äußeren Mantelfläche 36 der Laufwelle 35 ab. Ebenso wie in 1 ist eine Schraube axial durch die Laufrolle 11 geführt und mit einem Schlitten verbunden, wobei weder Schraube noch Schlitten in 5 dargestellt sind.
Wie insbesondere 6 zeigt, ist im Gegensatz zu den bisher dargestellten Ausführungsformen eine Verzahnung 38 parallel zur Oberseite 17 der Tragschiene 2 in einen Teilbereich 39 der Mantelfläche 36 der Laufwelle 35 eingeformt. Die Tiefe der Verzahnung 38 und deren Breite dieser eingeformten Zahnstange 37 sind so gewählt, dass diese die dargestellten Berührpunkte 40 und 41 nicht schneiden. Die Berührpunkte 40, 41 stellen die Kontaktzonen der Ringnut 15 der Laufrolle 11 mit der Laufwelle 35 dar und sind durch den so genannten Druckwinkel vorgegeben, welcher mit den gestrichelten Linien 42 und 43 angedeutet ist. Die Ringnut 15 der Laufrolle 11 hat daher nur mit axial äußeren Bereichen Reibkontakt zur Laufwelle 35, während die Ringnut 15 die Verzahnung 38 nicht berührt.
Anders ausgedrückt ist die Breite der Verzahnung 38 kürzer als der axiale Abstand der Berührpunkte 40, 41 zueinander. Dies ist sinnvoll, da die Verzahnung 38 die Laufrolle 11 beschädigen könnte und umgekehrt die Laufrolle 11 die Verzahnung 38 beschädigen würde. Ein nicht dargestelltes, achsparallel der Laufrolle 11 vor- oder nachgeordnetes Ritzel kämmt mit der Verzahnung 38, um einen nicht dargestellten Schlitten, an dem die Laufrolle 11 befestigt ist, vorwärts oder rückwärts entlang der Linearbewegungsführung 1 zu verfahren.
Während die Tragschiene 2 bei allen Ausführungsbeispielen aus Aluminium besteht, sind die Laufwellen 9, 10, 32 aus einem gegenüber Aluminium härteren Material hergestellt, beispielsweise aus gehärtetem Stahl. Die Laufwelle 35 der Ausführungsform gemäß den 5 und 6 besteht ebenfalls aus gehärtetem Stahl. Die an die Laufwelle 35 angeformte Zahnstange 37 bzw. die Verzahnung 38 ist auf an sich bekannte Weise in die Laufwelle 35 eingeformt, beispielsweise durch Umformverfahren oder durch spanabhebende Bearbeitung.
Ebenso ist es möglich, die verschiedenen Arten der Zahnstangen miteinander zu kombinieren. Es ist also möglich, beispielsweise die Laufwellen 9 und 10 aus 1 ebenfalls mit einer Zahnstange entsprechend der Zahnstange 35 aus den 5 und 6 zu versehen. Ebenso wie es möglich ist, mehrere Verzahnungen an die Oberseite 17, an die Unterseite 19 und/oder an die Flanken 5, 6 der Tragschiene 2 anzuformen.
Bei den in den 2 bis 6 abgebildeten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist eine Funktionstrennung von Führungsfläche und Zahnstange erreicht, wobei die Führungsfläche an einer Welle gebildet ist.

1: Linearbewegungsführung
2: Tragschiene
3: Zahnstange
4: Schlitten
5: Flanke
6: Flanke
7: Ausnehmung
7a: U-förmige Nut
7b: V-förmige Nut
8: Ausnehmung
9: Laufwelle
10: Laufwelle
11: Laufrolle
12: Laufrolle
13: Schraube
14: Schraube
15: Ringnut
16: Ringnut
17: Oberseite
18: Verzahnung
19: Unterseite
20: Nut
21: Nutwand
22: Nutwand
23: Nutgrund
24: Bohrung
25: Senkbohrung
26: Innenring
27: Außenring
28: Lagerkugeln
29: Mantelfläche
30: Bohrung
31: Senkbohrung
32: Laufwelle
33: Senkbohrung
34: Laufrolle
35: Laufwelle
36: Mantelfläche
37: Zahnstange
38: Verzahnung
39: Teilbereich der Mantelfläche 36
40: Berührpunkt
41: Berührpunkt
42: Linie
43: Linie

Claims

Linearbewegungsführung (1) für einen linear verfahrbaren Schlitten (4), mit einer aus einem strangpressbaren Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium bestehenden Tragschiene (2), in welche zumindest eine als Führungsschiene dienende Laufwelle (9; 10; 32; 35) eingesetzt ist, an der mindestens eine Laufrolle (11; 12; 34) des Schlittens (4) abrollt, und mit einer mit der Linearbewegungsführung (1) verbundenen Zahnstange (3; 37), die eine parallel zur Linearbewegungsachse der Tragschiene (2) verlaufende Verzahnung (18; 38) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (3; 37) mit ihrer Verzahnung (18; 38) einstückig an der Linearbewegungsführung (1) ausgebildet ist, und dass wenigstens eine aus einem harten Metall bestehende Laufwelle (9; 10; 32; 35) in eine Nut (7a, 8a, 20) der Tragschiene (2) eingesetzt ist.
Linearbewegungsführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (18) an die Tragschiene (2) angeformt ist.
Linearbewegungsführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (18) an wenigstens eine seitliche Flanke (5; 6), an die Oberseite (17) und/oder an die Unterseite (19) der Tragschiene (2) angeformt ist.
Linearbewegungsführung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (18) spanlos oder spanabhebend an die Tragschiene (2) angeformt bzw. ausgebildet ist.
Linearbewegungsführung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (38) an eine Laufwelle (35) angeformt oder an dieser ausgebildet ist.
Linearbewegungsführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Verzahnung (38) kürzer ist, als der axiale Abstand von Berührpunkten (40, 41) einer Ringnut (15) einer Laufrolle (11; 12; 34) an einer Mantelfläche (36) der Laufwelle (35).
Linearbewegungsführung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die V-förmige Nut (8a, 20) zwei Nutwände (21, 22) und einen diese verbindenden Nutgrund (23) aufweist, wobei der Nutgrund (23) in wenigstens eine Bohrung (24; 30) mündet.
Linearbewegungsführung wenigstens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schraubbolzen durch die Unterseite (19) der Tragschiene (2) in die Bohrung (24) einführbar und mit der Laufwelle (9; 10; 32; 35) verschraubbar ist.
Linearbewegungsführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schraubbolzen durch die Laufwelle (9; 10; 32; 35) hindurch führbar und in der Bohrung (30) der Tragschiene (2) einschraubbar ist.
Linearbewegungsführung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufwelle (9; 10; 32; 35) aus einem gehärteten Stahl besteht.
Linearbewegungsführung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in die V-förmige Nut (7a, 8a, 20) der Tragschiene (2) eingesetzte Laufwelle (9; 10; 32; 35) durch Schrauben, Kleben oder Klemmen mit der Tragschiene (2) verbunden ist.