DE102009007995B4

DE102009007995B4 - Laufschiene für eine Linearführung mit zwangsgeführtem Käfig, Linearführung und Verfahren zur Herstellung einer Laufschiene

Info

Publication number: DE102009007995B4
Application number: DE200910007995
Authority: DE
Inventors: Ludwig Edelmann; Anita Gransow; Thomas Grimm; Thomas Koch; Michael Wittmann
Original assignee: SKF AB
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-02-07
Filing date: 2009-02-07
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2029-02-08
Also published as: DE102009007995A1

Abstract

Laufschiene für eine Linearführung mit zwangsgeführtem Käfig, mit Eingriffmitteln für eine Zwangsführung des Käfigs, wobei die Eingriffmittel stangenförmig ausgeführt sind und eine sich in axialer Richtung erstreckende Zahnung (7) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffmittel einen Hohlraum aufweisen, in den ein Schmiermittel einbringbar ist, wobei die Eingriffmittel wenigstens eine Austrittsöffnung für das Schmiermittel aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laufschiene für eine Linearführung mit zwangsgeführtem Käfig mit Eingriffmitteln für eine Zwangsführung des Käfigs, wobei die Eingriffmittel stangenförmig ausgeführt sind und eine sich in axialer Richtung erstreckende Zahnreihe aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft weiter eine Linearführung und ein Verfahren zur Herstellung einer Laufschiene.
Zur Vermeidung des bei Linearführungen auftretenden Käfigwanderns ist es bekannt, den Käfig in Relation zu den Führungsschienen zwangszuführen. Ein entsprechender Mechanismus für eine Linearführung ist beispielsweise in der DE 11 92 462 A offenbart. Jede der gegeneinander verschiebbaren Laufschienen ist mit einer Zahnstange verbunden, in die ein mit dem Käfig verbundenes Zahnrad eingreift. Die relative Bewegung des Käfigs und damit der durch ihn geführten Wälzkörper ist somit festgelegt, so dass unbeabsichtigt auftretendes Käfigwandern unterbunden wird.
Eine vergleichbare Zwangsführung ist in der DE 198 15 525 A1 offenbart. Auch hier weist der Käfig ein mit ihm verbundenes Zahnrad auf, dessen Zahnung aus am Umfang verteilten axial überstehenden Vorsprüngen besteht. In die Führungsschienen der Linearführung sind in gleichmäßigen Abständen hintereinander Ausnehmungen angeordnet, in die die überstehenden Vorsprünge des Zahnrads eingreifen und so die Zwangsführung des Käfigs in Bezug auf die Führungsschienen gewährleisten.
Aus der US 5,427,454 ist eine Linearführung bekannt, bei der ein zwangsgeführter Käfig die Rollelemente führt. Die Zwangsführung umfasst ein mit dem Käfig verbundenes Zahnrad, das mit stangenförmigen Eingriffsmitteln in Eingriff steht. Die Eingriffsmittel sind in entsprechenden Vertiefungen der Laufschienen der Linearführung angeordnet.
Die EP 1 826 425 A2 offenbart ebenfalls eine Linearführung mit einem zwangsgeführten Käfig. Ein mit dem Käfig verbundenes Zahnrad steht in Wirkeingriff mit in den Führungsschienen eingebetteten Zahnstangen.
Bei den bekannten Ausführungen ergibt sich das Problem der ausreichenden Schmierung der Zwangsführung, also der Zahnstange und des darin eingreifenden Zahnrads. Zur Zuführung des Schmiermittels lassen sich beispielsweise Bohrungen seitlich in der Laufschiene vorsehen, über die dann von außen Schmiermittel in die Zwangsführung einbringbar ist. Diese Lösung ist allerdings mit einem erhöhten Fertigungsaufwand verbunden. Zudem ist eine definierte Verteilung des Schmiermittels kaum zu bewerkstelligen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Laufschiene bereitzustellen, bei der eine einfache Schmiermittelversorgung für eine Zwangsführung möglich ist. Ferner ist eine Aufgabe der Erfindung eine entsprechende Linearführung und ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Laufschiene anzugeben.
Diese erste Aufgabe wird durch eine Laufschiene mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß Patentanspruch 1 wird eine Laufschiene für eine Linearführung mit zwangsgeführtem Käfig angegeben, die Eingriffmittel für eine Zwangsführung des Käfigs aufweist. Die Eingriffmittel sind stangenförmig ausgeführt und weisen eine sich in axialer Richtung erstreckende Zahnreihe auf. Die Eingriffmittel weisen einen Hohlraum auf, in den ein Schmiermittel einbringbar ist, wobei die Eingriffmittel wenigstens eine Austrittsöffnung für das Schmiermittel aufweisen.
Eine derartige Laufschiene lässt sich mit geringem Fertigungsaufwand herstellen. Die Nachschmierung der Zwangsführung erfolgt vollständig über die stangenförmigen Eingriffmittel. So lassen sich die Austrittsöffnungen für das Schmiermittel auf einfache Weise vorab in den Eingriffmitteln erzeugen. Alternativ ist es ebenfalls möglich, nach Montage der Laufschiene mit den Eingriffmitteln die Austrittsöffnungen zu erzeugen. Mit dem erfindungsgemäßen Schmiersystem lassen sich insbesondere lange Linearführungen mit einer Zwangführung mit definierter Schmiermittelverteilung versehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Eingriffmittel einen Anschluss für ein Schmiermittelreservoir auf. So lässt sich auf einfache Weise eine Nachschmierung mit einem externen Schmiermittelspeicher durchführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Eingriffmittel mehrere Austrittöffnungen für Schmiermittel auf, die in regelmäßigen Abständen in axialer Richtung angeordnet sind. So lässt sich eine gleichmäßige, definierte Schmierung sicherstellen.
Die weitere vorrichtungsbezogene Aufgabe der Erfindung wird durch Linearführung mit wenigstens zwei über Wälzkörper gegeneinander längsverschiebbaren Führungsschienen, aufweisend einen Käfig, in dem die Wälzkörper geführt werden gemäß Patentanspruch 6 gelöst. Der Käfig weist eine Zwangsführung mit einem Führungselement auf, dass wenigstens eine der Laufschienen als Laufschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt ist. Bei einer derartigen Linearführung ist die Schmierung der Zwangsführung des Käfigs auf einfache Weise sicherzustellen.
Die verfahrensbezogene Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 7 gelöst. Dieses umfasst folgende Verfahrensschritte:

– Bereitstellen eines stangenförmigen Hohlkörpers,
– Bereitstellen einer Laufschiene,
– Erzeugen einer Nut in der Laufschiene,
– Einbringen des Hohlkörpers in die Laufschiene,
– Erzeugen einer Zahnung an einer zugänglichen Seiten des Hohlkörpers und
– Erzeugen von wenigstens einer Bohrung in der Zahnung des Hohlkörpers.

Auf diese Weise lässt sich mit geringem Fertigungsaufwand eine Laufschiene für eine Linearführung mit zwangsgeführtem Käfig herstellen, die eine Nachschmierung der Zwangsführung erlaubt. Insbesondere sind entsprechende rohrartige Hohlkörper gut verfügbar und kostengünstig herstellbar.
In einer bevorzugten Weiterentwicklung des Verfahrens wird die Zahnung durch Prägung erzeugt.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Laufschiene und
2 eine weitere Ansicht der Laufschiene aus 1.
In 1 ist in schematisch perspektivischer Ansicht eine Laufschiene für eine Linearführung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die lediglich ausschnittsweise dargestellte Laufschiene umfasst einen Grundkörper 1, in dem nicht dargestellte Laufflächen für Wälzkörper vorgesehen sind. Der Grundkörper 1 weist eine Nut 3 auf, die zur Aufnahme einer Zahnstange 5 dient. Die Zahnstange 5 kann in der Nut 3 beispielsweise mit Klebe-, Schraub- oder Presssitzverbindung befestigt sein. Die Zahnstange 5 besteht aus einem röhrchenförmigen Hohlkörper, in den oberseitig eine Zahnung 7 eingebracht ist. Dies kann beispielsweise durch Prägung erfolgen. Die Zahnstange 5 weist in axialer Richtung beabstandet angeordnete Bohrungen 9 auf, von denen lediglich eine dargestellt ist. Die Bohrung 9 ist aufgrund der perspektivischen Ansicht schwer zu erkennen und daher in der 2 nochmals dargestellt. Zur Verdeutlichung des Zusammenwirkens ist schematisch ein Zahnrad 11 einer Zwangsführung eines Käfigs dargestellt.
Zur Schmierung der Zahnstange 5 und des Zahnrads 11 lässt sich Schmiermittel in die hohle Zahnstange 5 einbringen, das dann durch die Bohrungen 9 austritt. Die Zahnstange 5 ist mit einem Schmiermittelspeicher verbindbar, durch den Schmiermittel in diese einbringbar ist. So ist über die Lebensdauer des entsprechenden Linearlagers eine aufwandsarme Schmierung, beispielsweise unter Verwendung eines Öls oder dünnen Fetts möglich.
Eine derartige Laufschiene lässt sich mit geringem Aufwand herstellen. So ist es beispielsweise möglich, ein Metallröhrchen zu verwenden, in das dann die Zahnung 7 eingebracht wird. Die kann beispielsweise durch Umformen oder Fräsen erfolgen. Die Einbringung der Zahnung 7 kann vor oder nach der Befestigung des Metallröhrchens im Grundkörper 1 der Laufschiene erfolgen. Gleiches gilt für die Erzeugung der Bohrungen 9.
Die Linearführung ist lediglich ausschnittsweise dargestellt. Sie umfasst eine zweite Laufschiene, die gegenüber der dargestellten Laufschiene linear beweglich gelagert ist. Sie kann ebenfalls mit einer Zahnstange und dem beschriebenen Schmiersystem ausgestattet sein. Ebenfalls ist es möglich, lediglich in einer der beiden Laufschienen ein Schmiersystem vorzusehen, das dann Schmiermittel für beide Zahnstangen enthält. Die Verteilung erfolgt in diesem Fall über das Zahnrad 11. Austretendes Schmiermittel wird vom Zahnrad 11 aufgenommen und einerseits entlang der Laufschiene verteilt, in der das Schmiersystem vorgesehen ist. Andererseits wird das Schmiermittel gleichzeitig auf die andere Laufschiene übertragen, wodurch auch dort die Laufeigenschaften verbessert werden.
In einer alternativen Ausführungsform lässt sich eine herkömmliche massive Zahnstange vorteilhaft einsetzen. Die Zahnstange wird dabei derart in die Nut der Laufschiene eingebracht, dass zwischen Zahnstange und Laufschiene ein Hohlraum verbleibt, in den Schmiermittel einbringbar ist. Durch entsprechende Bohrungen in der Zahnstange tritt das Schmiermittel analog zum ersten Ausführungsbeispiel aus und stellt eine ausreichende Schmierung des Zahnrads sicher. Die Nut kann sich beispielsweise in Einpressrichtung der Zahnstange verjüngen, so dass bei Einbringung der Zahnstange automatisch der erforderliche Hohlraum entsteht.
Zur Herstellung der Laufschiene ist zunächst ein Rohling der Zahnstange bereitzustellen. Dies kann beispielsweise ein dünnwandiges Rohr sein. In der Laufschiene wird eine Nut erzeugt, die derart dimensioniert ist, dass sich der Rohling durch einen Presssitz haltern lässt. Der Rohling wird in die Nut eingelegt und die Zahnung eingeprägt. Dies erfolgt mit entsprechend ausgebildeten Prägewerkzeugen. In einem folgenden Verfahrensschritt werden regelmäßig beabstandete Bohrungen in der Zahnung erzeugt, die den Austritt von Schmiermittel zulassen.
Alternativ ist es möglich, dass der Presssitz erst durch das Prägen der Zahnung in den Rohling erzeugt wird. Beim Prägen verformt sich der zunächst lose in der Nut liegende Rohling derart, dass der Presssitz in der Nut entsteht.
Ebenfalls ist es alternativ möglich, die Zahnung schon vor der Einbringung in die Nut im Rohling zu erzeugen. Die Verwendung einer vorgefertigten hohlen Zahnstange ist ebenfalls möglich.
Zur Bereitstellung des zu verteilenden Schmiermittels weist die Laufschiene einen Anschluss an ein entsprechendes Reservoir auf, aus dem Schmiermittel in den Hohlraum zuführbar ist. Das Schmiermittel tritt dann durch die Bohrungen in dosierter Menge aus und sorgt für betriebsgerechte Schmierung der Zwangsführung. Die Laufschiene kann ebenfalls an ein zentrales Schmiersystem angeschlossen sein, durch das die Zufuhr und Verteilung des Schmiermittels gesteuert wird.
Bezugszeichenliste

1: Grundkörper
3: Nut
5: Zahnstange
7: Zahnung
9: Bohrung
11: Zahnrad

Claims

Laufschiene für eine Linearführung mit zwangsgeführtem Käfig, mit Eingriffmitteln für eine Zwangsführung des Käfigs, wobei die Eingriffmittel stangenförmig ausgeführt sind und eine sich in axialer Richtung erstreckende Zahnung (7) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffmittel einen Hohlraum aufweisen, in den ein Schmiermittel einbringbar ist, wobei die Eingriffmittel wenigstens eine Austrittsöffnung für das Schmiermittel aufweisen.
Laufschiene nach Anspruch 1, bei der die Eingriffmittel einen Anschluss für ein Schmiermittelreservoir aufweisen.
Laufschiene nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Eingriffmittel mehrere Austrittöffnungen für Schmiermittel aufweisen, die in regelmäßigen Abständen in axialer Richtung angeordnet sind.
Laufschiene nach einem der obigen Ansprüche, bei der jede der Austrittöffnungen als Bohrung (9) ausgeführt ist.
Laufschiene nach einem der obigen Ansprüche, bei der jede der Austrittsöffnungen innerhalb der Zahnung (7) angeordnet ist.
Linearführung mit wenigstens zwei über Wälzkörper gegeneinander längsverschiebbaren Führungsschienen, aufweisend einen Käfig, in dem die Wälzkörper geführt werden, wobei der Käfig eine Zwangsführung mit einem Führungselement aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Laufschienen als Laufschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Laufschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines stangeförmigen Hohlkörpers, – Bereitstellen einer Laufschiene, – Erzeugen einer Nut in der Laufschiene, – Einbringen des Hohlkörpers in die Laufschiene, – Erzeugen einer Zahnung an einer Seite des Hohlkörpers und – Erzeugen von wenigstens einer Bohrung in der Zahnung des Hohlkörpers.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Erzeugen der Zahnung einen Prägeschritt umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem nach dem Erzeugen der Nut zwei Laufflächen in der Laufschiene erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, bei dem das Erzeugen der Nut einen spanenden Abtrag von Material aus der Laufschiene umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die Nut derart erzeugt wird, dass der Hohlkörper durch einen Pressitz in der Nut halterbar ist.