-
Stand der Technik
-
Zahnstangen
werden zu verschiedensten Zwecken als leistungsfähiges Bauelement von Linearantrieben,
beispielsweise in Werkzeugmaschinen oder anderen Produktionseinrichtungen,
eingesetzt. Unabhängig
von der Art der Verzahnung zeichnen sich Zahnstangen durch hohe
Steifigkeit bei gleichzeitig höchster
Präzision
aus. Des weiteren ist es möglich,
mehrere Zahnstangen hintereinander zu montieren, so dass beliebig
lange Verfahrwege realisierbar sind.
-
Da
bei Werkzeug- und Produktionsmaschinen neben der oben beschriebenen
Linearbewegung eines Werkzeugschlittens der Führung desselben große Bedeutung
zukommt, verlaufen bei vielen Maschinen parallel zu den Zahnstangen
auch noch Führungsschienen,
welche die Führung
des Werkzeugschlittens übernehmen.
-
Aus
Gründen
der Vereinfachung ist es am Markt bekannt, Zahnstangen mit Führungsschienen zu
verschrauben und diese Baugruppe an der Werkzeug- oder Produktionsmaschine
zu befestigen. Dadurch wird der Montageaufwand an der Werkzeugmaschine
verringert und der Bauraumbedarf für den Zahnstangenantrieb und
die Führung
des Werkzeugschlittens minimiert. Gleichzeitig kann der Hersteller der
Werkzeugmaschine seine Fertigungstiefe verringern, indem er die
vormontierte Baugruppe, bestehend aus Zahnstangen und Führungsschienen
von spezialisierten Zulieferbetrieben bezieht.
-
Um
die geforderte Präzision
sowohl des Achsantriebs als auch der Führung des Werkzeugschlittens
zu gewährleisten,
ist es erforderlich, die Zahnstange und die Führungsschiene präzise an
einer definierten Anlagefläche
relativ zueinander zu positionieren und dann zu verschrauben und
erforderlichenfalls zu verstiften.
-
Wenn
die Verbindung von Zahnstange und Führungsschiene bei einem Zulieferbetrieb
erfolgt, spielen die Abmessungen und die Kosten einer Montagevorrichtung
mit deren Hilfe Zahnstange und Führungsschiene
mit der erforderlichen Genauigkeit miteinander verbunden werden
nur eine untergeordnete Rolle. Diese Aspekte sind jedoch bei einer
Montagevorrichtung, die vor Ort beim Werkzeugmaschinenhersteller
oder im Reparaturfall beim Endkunden eingesetzt werden soll, von
großer
Bedeutung. Daher ist eine herkömmliche
Schraubzwinge, wie sie zum Beispiel aus der
DE 41 04 768 A1 bekannt
ist nicht geeignet, um eine Zahnstange und eine Führungsschiene
mit der geforderten Genauigkeit und Prozesssicherheit miteinander
zu verbinden.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Montagevorrichtung für Zahnstangen
bereitzustellen, die kompakt und einfach aufgebaut ist, transportierbar
ist und trotzdem die Verbindung von Zahnstangen mit Führungsschienen
mit der geforderten Präzision
und geringem Personaleinsatz ermöglicht.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer
Montagevorrichtung für
Zahnstangen, die einen Grundkörper
umfasst, dessen einer Schenkel eine Anlagefläche bildet und eine orthogonal
zu der Anlagefläche
wirkende Klemmeinrichtung aufweist, durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Mit
Hilfe dieser Montagevorrichtung ist es möglich, die Zahnstange und die
Führungsschiene an
der Anlagefläche
gegen die Anlagefläche
zu pressen und dadurch zu gewährleisten,
dass die Führungsschiene
bündig
mit der entsprechenden Referenzfläche der Zahnstange verbunden
wird. Dadurch ist die erforderliche Präzision der aus Zahnstange und
Führungsschiene
bestehenden Baugruppe gewährleistet.
-
Durch
die Klemmeinrichtung kann eine Klemmkraft aufgebracht werden mit
der die Zahnstange und die Führungsschiene
mit ihren Referenzflächen
gegen die Anlagefläche
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gepresst wird. Dadurch sind Führungsschiene
Zahnstange mit der geforderten Präzision relativ zueinander ausgerichtet
und das Verrutschen der beiden Bauteile relativ zueinander beim Verstiften
und Verschrauben wird wirkungsvoll unterbunden.
-
Dadurch,
dass die Klemmeinrichtung ein Druckstück umfasst, und dass das Druckstück die von
der Klemmeinrichtung aufgebrachte Klemmkraft auf eine Zahnstange
und eine parallel zu der Zahnstange angeordnete Schiene, insbesondere
eine Führungsschiene,
verteilt.
-
Durch
dieses Druckstück
kann den unterschiedlichen Abmessungen und Geometrien von Zahnstange
und Führungsschiene
dahingehend Rechnung getragen werden, dass trotz der unterschiedlichen
Abmessungen die Anpresskraft gleichmäßig auf die Zahnstange und
die Führungsschiene verteilt
wird.
-
In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Druckstück
lösbar
oder unlösbar
mit dem Grundkörper
verbunden ist.
-
Dadurch
ist gewährleistet,
dass das Druckstück
nicht verloren geht. Außerdem
ist stets gewährleistet,
dass das Druckstück
an der vorgesehenen Stelle in der Montagevorrichtung angeordnet
ist und dadurch eine exakt reproduzierbare und entsprechend der
Geometrie von Zahnstange und Führungsschiene
gewünschte
Verteilung der Anpresskraft der Klemmkraft gewährleistet.
-
Es
ist beispielsweise möglich,
den Grundkörper
und die das Druckstück
durch Erodieren aus einem Vollmaterial herauszuarbeiten und dabei
das Druckstück
und den Grundkörper
mittels eines elastischen Verbindungsglieds, welches ebenfalls durch Drahterodieren
hergestellt wird, einstückig
herzustellen. Dieses elastische Verbindungsglied ist einerseits so
steif, dass das Druckstück
relativ zur Anlagefläche in
der gewünschten
Position gehalten wird. Andererseits ist es in der Klemmrichtung,
das heißt
orthogonal zur Anlagefläche,
so flexibel, dass das Druckstück
die von der Klemmeinrichtung aufgebrachte Klemmkraft auf die Zahnstange
und die Schiene überträgt.
-
Selbstverständlich ist
es auch möglich,
das Grundstück
und den Grundkörper
als zwei verschiedene Bauteile herzustellen und durch ein geeignetes Verbindungselement,
wie beispielsweise eine Feder, ein Scharnier, oder auf andere Weise
unverlierbar mit dem Grundkörper
zu verbinden.
-
Da
die erfindungsgemäße Montagevorrichtung
für den
Einsatz in einer Werkstatt beziehungsweise beim Endkunden vorgesehen
ist, hat sich als Klemmeinrichtung eine Gewindespindel und ein mit der
Gewindespindel zusammenwirkendes Muttergewinde im Grundkörper bewährt.
-
Selbstverständlich wäre es auch
möglich, andere
Klemmeinrichtungen, wie beispielsweise Hydraulik- oder Pneumatikzylinder
einzusetzen.
-
Um
eine möglichst
steife und damit präzise Montagevorrichtung
bereitzustellen, ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehen, dass der Grundkörper eine geschlossene Außenkontur
aufweist, dass im Grundkörper
ein Durchbruch ausgebildet ist, und dass die Anlagefläche den Durchbruch
an einer Seite begrenzt.
-
Durch
die geschlossene Außenkontur
ergibt sich ein sehr günstiger
Kraftfluss innerhalb des Grundkörpers,
so dass auch bei hohen Klemmkräften
eine Verformung des Grundkörpers
ausgeschlossen werden kann. Dadurch wird die Präzision mit der Zahnstange und
Schiene verbunden werden weiter verbessert.
-
Damit
die Montagevorrichtung auf verschiedene Schienen und Zahnstangen
adaptierbar ist, ist weiter vorgesehen, orthogonal zu der Anlagefläche mindestens
ein Führungselement
vorzusehen. Besonders bevorzugt werden zwei gegenüberliegend angeordnete
Führungselemente
vorgesehen. In besonders vorteilhafter Weiterbildung können durch
eines der Führungselemente
eine oder mehrere Klemmschrauben, insbesondere sogenannte Kugeldruckschrauben,
hindurch auf die Zahnstange gedrückt
werden, so dass Zahnstange und Schiene zusätzlich noch gegeneinander gepresst
werden. Dadurch ist es möglich,
zusätzlich
zu der bereits beschriebenen Klemmung mit Hilfe der Klemmeinrichtung
die Zahnstange auf die Schiene zu pressen, so dass nicht nur die
Zahnstange und die Schiene an ihrer Rückseite bündig auf der Anlagefläche aufliegen, sondern
zusätzlich
auch noch ein sehr guter Kontakt zwischen Zahnstange und Schiene
gewährleistet wird.
-
Dies
kann insbesondere dann von Bedeutung sein, wenn die Schiene und
die Zahnstange miteinander verstiftet werden. Durch das Anpressen
der Zahnstange gegen die Schiene wird verhindert, dass sich Späne, die
beim Bohren des Stiftlochs zwangsläufig entstehen, zwischen die
Schiene und die Zahnstange gelangen können und eine zuverlässige und belastbare
Verbindung verhindern.
-
Es
ist selbstverständlich
möglich,
die Anlagefläche
und/oder die Führungselemente
einstückig mit
dem Grundkörper
oder als separate Bauteile auszubilden.
-
Welcher
dieser Varianten im Einzelfall der Vorzug gegeben wird, hängt von
dem vorgegebenen Kostenrahmen, der geforderten Variabilität der Montagevorrichtung
bezüglich
der Montage verschieden geformter Zahnstangen und Führungsschienen
ab.
-
Eine
einfachere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Montagevorrichtung
sieht vor, dass der Grundkörper
als U-förmiger Bügel ausgeführt ist. Dadurch
wird die Herstellung deutlich kostengünstiger und auch der Platzbedarf
sowie das Gewicht der Montagevorrichtung werden nochmals reduziert.
-
Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der
nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale
können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
-
Zeichnung
-
Es
zeigten:
-
1 eine
isometrische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung
-
2 einen
Querschnitt, eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel
gemäß 2,
-
3 eine
isometrische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung,
und
-
4 eine
Seitenansicht des Ausführungsbeispiels
gemäß 3.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
In 1 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Montagevorrichtung 1 umfassend
einen Grundkörper 3 mit
einem Durchbruch 5 dargestellt. In den Durchbruch 5 werden
eine Zahnstange 7 und eine Führungsschiene 9 eingeführt. Bei dem
Ausführungsbeispiel
gemäß 1 ist
die Verzahnung der Zahnstange 7 in einem Winkel von 90° relativ
zu der Kontaktfläche
(ohne Bezugszeichen) zwischen Zahnstange 7 und Führungsschiene 9 angeordnet.
-
Die
Montagevorrichtung 1 weist darüber hinaus ein Druckstück 11 und
eine Klemmeinrichtung 13, umfassend eine in 2 dargestellte
Gewindespindel 19 mit einem Klemmhebel 15 auf.
-
Wenn
der Klemmhebel 15 im Uhrzeigersinn gedreht wird, dreht
sich die Gewindespindel 19 der Klemmeinrichtung 13 in
den Grundkörper 3 der
Montagevorrichtung 1 hinein und drückt mit ihrer Stirnseite gegen
das Druckstück 11.
In Folge dessen wird das Druckstück 11 auf
die Zahnstange 7 und die Schiene 9 und diese wiederum
gegen eine Anlagefläche 17 des
Grundkörpers 3 gepresst.
-
In
der Seitenansicht gemäß 2 ist
die Gewindespindel 19 und das mit der Gewindespindel zusammenwirkende
Muttergewinde im Grundkörper 3 gut
zu sehen. Des weiteren ist gut zu erkennen, dass das Druckstück 11 an
seinem der Zahnstange 7 und der Schiene 9 zugewandten
Ende entsprechend den Abmessungen von Zahnstange 7 und
Schiene 9 geformte Vorsprünge 21.1 und 21.2 aufweist.
Diese Vorsprünge 21 dienen
dazu, die von der Klemmeinrichtung 13 aufgebrachte Klemmkraft
gleichmäßig auf
die Zahnstange 7 und die Schiene 9 zu verteilen. Des
weiteren ist durch die Anordnung der Vorsprünge 21.1 und 21.2 mit
einem Abstand von der Drehachse der Gewindespindel 19 gewährleistet,
dass die Zahnstange 7 und die Schiene 9 nicht
verkippen. Es ist vielmehr so, dass durch das Betätigen der
Klemmeinrichtung 13 die Zahnstange 7 und die Schiene 9 gegen
die Anlagefläche 17 gepresst
werden und zwar so, dass sie die Zahnstange 7 und die Schiene 9 bündig an
der Anlagefläche 17 anliegen.
In dieser Position ist es nun ohne weiteres möglich, durch Schraubenlöcher 23 (siehe 1)
die Zahnstange 7 mit der Schiene 9 zu verschrauben.
Falls gewünscht, können die
Zahnstange 7 und die Schiene 9 miteinander verstiftet
werden. Die dazu erforderliche Bohrung ist in 1 mit
dem Bezugszeichen 25 versehen.
-
In 2 ist
auch gut zu erkennen, dass das Druckstück 11, obwohl es einstückig mit
dem Grundkörper 3 beispielsweise
durch Drahterodieren aus einem Werkstück hergestellt wurde, durch
ein federndes, in Form einer Welle ausgebildeten Verbindungselements 27 unverlierbar
mit dem Grundkörper 3 verbunden
ist. Das Verbindungselement 27 sorgt dafür, dass
das Druckstück 11 relativ
zur Klemmeinrichtung 13 immer richtig positioniert ist.
Gleichzeitig ist aber auch gewährleistet,
dass das Druckstück 11 die
von der Klemmeinrichtung 13 beziehungsweise der Gewindespindel 19 aufgebrachte
Klemmkraft auf die Zahnstange 7 und die Schiene 9 übertragen
kann.
-
Unterhalb
der Schiene 9 und oberhalb der Zahnstange 7 sind
Führungselemente 29.1 und 29.2 vorgesehen.
Diese Führungselemente 29 dienen
dazu, die Größe des Durchbruchs 5 auf
die Abmessung von Zahnstange 7 und Schiene 9 anzupassen.
Dadurch ist es möglich,
die erfindungsgemäße Montagevorrichtung
für unterschiedliche
Kombinationen von Zahnstangen 7 und Schienen 9 einzusetzen.
-
Es
ist weiter auch möglich,
durch die Führungselemente 29 hindurch
mit Hilfe von Kugeldruckschrauben 33 die Zahnstange 7 und
die Führungsschiene 9 im
Bereich ihrer Kontaktfläche
gegeneinander zu pressen. Dadurch erhöht sich die Präzision der
Montage von der Verbindung zwischen Zahnstange 7 und Schiene 9 weiter.
In der Draufsicht auf die erfindungsgemäße Montagevorrichtung 1 im
unteren Teil von 2 wird deutlich, dass der Grundkörper 3 eine
Montageöffnung 31 aufweist,
durch die die Zahnstange 7 mit der Schiene 9 verschraubt
werden können.
Mit dem Bezugszeichen 35 sind Schrauben bezeichnet, die
dazu dienen, das Führungselement 29 am
Grundkörper 3 zu
befestigen.
-
Die 3 und 4 zeigten
ein zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung.
Gleiche Bauteile werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen
und es gilt das bezüglich
der 1 und 2 Gesagte entsprechend. Der wesentliche
Unterschied besteht darin, dass bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 die
Schiene 7 an einer Fläche
der Zahnstange 9 befestigt wird, die der Verzahnung der
Zahnstange 7 gegenüberliegend
angeordnet ist.