DE102009052023B4

DE102009052023B4 - Linearführung

Info

Publication number: DE102009052023B4
Application number: DE200910052023
Authority: DE
Inventors: Ludwig Edelmann; Uwe Mayer; Roland Haas; Peter Horling; Sandra Kamm
Original assignee: SKF AB
Current assignee: Ewellix AB
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2029-11-06
Also published as: DE102009052023A1

Abstract

Linearführung (1) mit einem Führungselement (2) sowie mit einem Stützelement (3), wobei das Führungselement (2) und das Stützelement (3) mit einer Anzahl Befestigungselemente (4) miteinander verbunden sind, wobei das Befestigungselement (4) als zumindest abschnittsweise stiftförmig ausgebildeter Bolzen ausgeführt ist, der mit einem ersten Teil (5) seiner axialen Erstreckung eine Bohrung (6) im Stützelement (3) durchsetzt und der mit einem zweiten Teil (7) seiner axialen Erstreckung eine Bohrung (8) im Führungselement (2) durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen zumindest über einen Teil (9) seiner axialen Erstreckung mit einer reibungserhöhenden Beschichtung (10) versehen ist, wobei der Außenumfang des Bolzens (4) und zumindest eine der Bohrungen (6, 8) im Stützelement (3) bzw. im Führungselement (2) zueinander mit Presspassung toleriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearführung mit einem Führungselement sowie mit einem Stützelement, wobei das Führungselement und das Stützelement mit einer Anzahl Befestigungselemente miteinander verbunden sind, wobei das Befestigungselement als zumindest abschnittsweise stiftförmig ausgebildeter Bolzen ausgeführt ist, der mit einem ersten Teil seiner axialen Erstreckung eine Bohrung im Stützelement durchsetzt und der mit einem zweiten Teil seiner axialen Erstreckung eine Bohrung im Führungselement durchsetzt.
Derartige Linearführungen sind bekannt. Als Führungselement kommt beispielsweise eine Welle zum Einsatz, die an einem sockelartig wirkenden Stützelement befestigt ist. Die Befestigung erfolgt mit einer Anzahl Schrauben. Hierzu weist das Stützelement Durchgangsbohrungen auf, durch die die Schrauben gesteckt werden. Das Gewinde der Schrauben wird in eine Sack-Gewindebohrung eingeschraubt, die in das Führungselement eingearbeitet ist. Eine gattungsgemäße Lösung ist in der JP 57-061437 A offenbart.
Nachteilig ist bei dieser vorbekannten Lösung der relativ hohe Aufwand, sowohl, was die Herstellung der benötigten Teile anbelangt, als auch, was die Montage des Führungselements am Stützelement betrifft. Die Gewinde-Sackbohrungen müssen in das Führungselement mit entsprechend hoher Präzision eingebracht werden. Die Verschraubung benötigt weiterhin eine entsprechende Zeit, so dass die Herstellung einer gattungsgemäßen Linearführung kostenintensiv ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Linearführung vorzuschlagen, bei der es möglich ist, in einfacherer und damit in kostengünstigerer Weise die Herstellung durchzuführen. Dennoch soll ein hoher Anspruch an die Präzision der Führung erfüllt werden.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen zumindest über einen Teil seiner axialen Erstreckung mit einer reibungserhöhenden Beschichtung versehen ist, wobei der Außenumfang des Bolzens und zumindest eine der Bohrungen im Stützelement bzw. im Führungselement zueinander mit Presspassung toleriert sind.
Das Führungselement ist bevorzugt als Welle ausgebildet.
Der mit der reibungserhöhenden Beschichtung versehene Teil des Bolzens kann dabei sowohl die Bohrung im Stützelement als auch die Bohrung im Führungselement zumindest teilweise durchsetzen.
Der Bolzen weist mit Vorteil einen Kopf auf, der an einer Anlagefläche einer Ausnehmung im Stützelement anliegt, wobei der Bolzenabschnitt mit reibungserhöhender Beschichtung teilweise in einer als Sackbohrung ausgebildeten Bohrung im Führungselement angeordnet ist.
Der Bolzen hat bevorzugt eine zylindrische Form.
Der Bolzen kann auch eine Entlüftungsbohrung oder eine Entlüftungsrille aufweisen; bevorzugt ist die Ausbildung der Entlüftungsrille als am Außenumfang des Bolzens axial verlaufende Kerbe.
Zumeist ist eine Anzahl Befestigungselemente in Längsrichtung des Führungselements vorgesehen, um eine feste Verbindung zwischen Führungselement und Stützelement herzustellen. Die Befestigungselemente sind dabei bevorzugt äquidistant zueinander angeordnet.
Für die Ausbildung der reibungserhöhenden Beschichtung stehen diverse Möglichkeiten zur Verfügung:
Eine Möglichkeit besteht darin, dass die reibungserhöhende Beschichtung Diamanten, Bornitrid (CBN), Silizium-Karbid (SiC) oder Korund aufweist. Die Diamanten, das Silizium-Karbid, der Korund oder das Bornitrid kann dabei als Korn mit einem Durchmesserbereich zwischen 1 μm und 100 μm, vorzugsweise zwischen 10 μm und 80 μm, vorliegen.
Die Diamanten, das Silizium-Karbid, das Korund oder das Bornitrid kann weiterhin mit einem Bindemittel auf dem Außenumfang des Bolzens gebunden sein. Das Bindemittel kann eine metallische Schicht sein, insbesondere eine Nickelschicht. Diese kann durch einen galvanischen Prozess aufgebracht sein.
Die reibungserhöhende Beschichtung kann auch eine Molybdänschicht oder eine Zinkschicht sein. Als Möglichkeit der Aufbringung dieser Schicht kommt das Flammspritzen in Frage.
Die erfindungsgemäße Idee stellt also darauf ab, dass ein vorzugsweise mit Presspassung tolerierter Bolzen mit reibungserhöhender Beschichtung durch das Stützelement in eine Bohrung im Führungselement eingeschlagen wird. Der Verschraubungsvorgang entfällt; natürlich wird auch kein Gewinde in der Sackbohrung im Führungselement benötigt, so dass sich die Fertigungskosten im Vergleich zu der vorbekannten Lösung entsprechend verringern.
Auch das Einschlagen des Bolzens kann schnell durchgeführt werden, so dass auch die Montagekosten gering bleiben.
Der Bolzen mit der reibungserhöhenden Beschichtung wird also in eine standardmäßig gebohrte Bohrung mit entsprechender Überdeckung (Presspassung) mit hoher Geschwindigkeit eingeschlagen („eingeschossen”). Die Haltekraft zwischen Bolzen und Bauteil wird durch die in die Gegenfläche eingepressten Partikel der reibungserhöhenden Beschichtung erzeugt (Mikro-Formschluss). Die hohe Fügegeschwindigkeit bewirkt eine elastische Verformung der Auflagefläche des Bolzens und erzeugt so eine spielfreie Verbindung.
Dabei kann der Bolzen eine Durchgangsbohrung im Stützelement durchsetzen und mit seinem axialen Ende in einer Sackbohrung im Führungselement angeordnet sein; genauso kann umgekehrt aber auch der Bolzen im Führungselement verankert sein und mit einem Teil seiner reibungserhöhenden Beschichtung in eine (Sack-)Bohrung im Stützelement eingreifen.
Bevorzugt ist zum Entweichen der Luft beim Einschlagen des Bolzens in eine Sackbohrung eine Bohrung oder Rolle im bzw. am Bolzen vorgesehen.
In vorteilhafter Weise entfällt die Notwendigkeit, in Bohrungen im Führungselement Gewinde einzuschneiden.
Des weiteren ist eine schnelle und somit kostengünstige Montage der Linearführung möglich geworden.
Die Bohrungen im Führungselement kann dabei mit einer üblichen Toleranz ausgeführt sein, was aufwändige Fertigungsmaßnahmen entbehrlich macht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Ansicht eine Linearführung, bestehend aus einem Stützelement, an dem ein Führungselement in Form einer Welle befestigt ist,
2 den Schnitt durch die Linearführung, wobei der Schnitt senkrecht zur Längsachse der Welle verläuft, und
3 in der Seitenansicht ein Befestigungselement in Form eines Bolzens.
In den Figuren ist eine Linearführung 1 skizziert. Diese besteht aus einem sockelförmigen Stützelement 3, an dem ein Führungselement 2 in Form einer Welle befestigt ist. Auf der Welle kann beispielsweise ein Rad abrollen, um ein Maschinenteil translatorisch in Längsrichtung der Welle 2 zu bewegen.
Das Stützelement 3 und das Führungselement 2 sind als separate Bauteile gefertigt und werden mittels Befestigungselementen 4 miteinander dauerhaft verbunden. Die Befestigungselemente 4 sind als Bolzen ausgebildet.
Die Anordnung und Ausbildung der Befestigungselemente 4 zwecks Verbindung des Stützelements 3 mit dem Führungselement 2 geht detailliert aus den 2 und 3 hervor.
In das Führungselement 2 ist eine Bohrung 8 eingebracht, die als Sackbohrung ausgeführt ist. Auch in das Stützelement 3 ist eine Bohrung 6 eingebracht, die vorliegend als Durchgangsbohrung ausgebildet ist. Im Bodenbereich des sockelförmig ausgebildeten Stützelements 3 ist – wie es am besten aus 2 hervorgeht – eine Ausnehmung 13 eingearbeitet, die eine Anlagefläche 12 ausbildet.
Von dieser Seite des Stützelements 3 ausgehend wird der Bolzen 4 eingeführt, und zwar so, dass sich ein zylindrischer, stiftförmiger axialer Abschnitt des Bolzens durch die Bohrung 6 im Stützelement 3 und weiter in die Bohrung 8 im Führungselement 2 erstreckt, wie es in 2 zu sehen ist. Der Bolzen 4 hat einen Kopf 11, der im montierten Zustand zur Anlage an der Anlagefläche 12 vorgesehen ist. Der Außendurchmesser des stiftförmigen Abschnitts des Bolzens 4 sowie die Bohrungen 6 und 8 sind so zueinander toleriert, dass bei montiertem Bolzen 4 Presspassung zwischen dem Bolzen und dem Führungselement 2 bzw. dem Stützelement 3 vorliegt. Gegebenenfalls kann sich die Presspassung auch auf das Zusammenwirken des Bolzens 4 mit dem Führungselement 2 beschränken; im Bereich des Kontakts zwischen Bolzen 4 und Stützelement 3 kann Übergangs- oder Spielpassung vorgesehen werden.
Wesentlich ist, dass der Bolzen 4 im Bereich des stiftförmigen Abschnitts jedenfalls teilweise mit einer reibungserhöhenden Beschichtung 10 versehen ist, wie es aus den 2 und 3 hervorgeht.
Demgemäß ergibt es sich, dass das Befestigungselement 4 – als stiftförmiger Bolzen ausgebildet – mit einem ersten Teil 5 seiner axialen Erstreckung (s. 2) die Bohrung 6 im Stützelement 3 durchsetzt und er mit einem zweiten Teil 7 seiner axialen Erstreckung die Bohrung 8 im Führungselement 2 durchsetzt. Der Bolzen 4 ist dabei zumindest über einen Teil 9 seiner axialen Erstreckung mit der reibungserhöhenden Beschichtung 10 versehen.
Bei der Montage wird der Bolzen 4 schlagartig in seine Endposition eingetrieben bzw. „eingeschossen”, indem eine axial wirkende Kraft auf den Kopf 11 ausgeübt wird, so dass die in 2 skizzierte Stellung eingenommen wird. Stützelement 3 und Führungselement 2 werden dadurch dauerhaft verbunden. Die reibungserhöhende Beschichtung 10 sorgt für einen Mikroformschluss zwischen Bolzen und insbesondere Führungselement, so dass die Verbindung fest ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste

1: Linearführung
2: Führungselement
3: Stützelement
4: Befestigungselement (Bolzen)
5: erster Teil der axialen Erstreckung
6: Bohrung
7: zweiter Teil der axialen Erstreckung
8: Bohrung
9: Teil der axialen Erstreckung
10: reibungserhöhende Beschichtung
11: Kopf
12: Anlagefläche
13: Ausnehmung

Claims

Linearführung (1) mit einem Führungselement (2) sowie mit einem Stützelement (3), wobei das Führungselement (2) und das Stützelement (3) mit einer Anzahl Befestigungselemente (4) miteinander verbunden sind, wobei das Befestigungselement (4) als zumindest abschnittsweise stiftförmig ausgebildeter Bolzen ausgeführt ist, der mit einem ersten Teil (5) seiner axialen Erstreckung eine Bohrung (6) im Stützelement (3) durchsetzt und der mit einem zweiten Teil (7) seiner axialen Erstreckung eine Bohrung (8) im Führungselement (2) durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen zumindest über einen Teil (9) seiner axialen Erstreckung mit einer reibungserhöhenden Beschichtung (10) versehen ist, wobei der Außenumfang des Bolzens (4) und zumindest eine der Bohrungen (6, 8) im Stützelement (3) bzw. im Führungselement (2) zueinander mit Presspassung toleriert sind.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (8) im Führungselement (2) als Sackbohrung ausgebildet ist.
Linearführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der reibungserhöhenden Beschichtung (10) versehene Teil (9) des Bolzens (4) sowohl die Bohrung (6) im Stützelement (3) als auch die Bohrung (8) im Führungselement (2) zumindest teilweise durchsetzt.
Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (4) einen Kopf (11) aufweist, der an einer Anlagefläche (12) einer Ausnehmung (13) im Stützelement (3) anliegt, wobei der Bolzenabschnitt mit reibungserhöhender Beschichtung (10) teilweise in einer als Sackbohrung ausgebildeten Bohrung (8) im Führungselement (2) angeordnet ist.
Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (4) eine Entlüftungsbohrung oder Entlüftungsrille aufweist.
Linearführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsrille als am Außenumfang des Bolzens (4) axial verlaufende Kerbe ausgebildet ist.
Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl Befestigungselemente (4) in Längsrichtung des Führungselements (2) angeordnet sind.
Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die reibungserhöhende Beschichtung (10) Diamanten oder Bornitrid (CBN) oder Silizium-Karbid (SiC) oder Korund aufweist oder eine Molybdänschicht oder eine Zinkschicht ist.
Linearführung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamanten, das Silizium-Karbid, der Korund oder das Bornitrid als Korn mit einem Durchmesserbereich zwischen 1 μm und 100 μm vorliegt, wobei die Diamanten, das Silizium-Karbid, das Korund oder das Bornitrid mit einem Bindemittel auf dem Außenumfang des Bolzens (4) gebunden sind.
Linearführung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel in Form einer metallischen Schicht durch einen galvanischen Prozess aufgebracht ist.