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Die Erfindung betrifft einen Führungswagen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der
DE 10 2007 056 858 A1 ist ein Führungswagen eines Linearwälzlagers bekannt. Gemäß
1 und
2 der
DE 10 2007 056 858 A1 ist der Führungswagen
13 zur Verwendung mit einer Führungsschiene
11 vorgesehen, die sich in eine Längsrichtung
111 erstreckt. Zwischen der Führungsschiene und dem Hauptkörper
14 des Führungswagens sind insgesamt vier Reihen von rollenförmigen Wälzkörpern
45 vorgesehen, so dass der Führungswagen an der Führungsschiene in Längsrichtung beweglich geführt ist. An dem Hauptkörper aus Metall, insbesondere Stahl, sind insgesamt vier Traglaufbahnen
142 für die Wälzkörper vorgesehen. Diese können unmittelbar an einem einstückigen Hauptkörper ausgebildet sein, oder an gesonderten Laufbahneinlagen, die Bestandteil des Hauptkörpers sind.
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An den in Längsrichtung weisenden Enden des Hauptkörpers ist je eine Umlenkbaugruppe 133 vorgesehen, in der jeweils insgesamt vier gebogene Umlenkkanäle angeordnet sind, die eine Tragelaufbahn, mit einem zugeordneten Rücklaufkanal 341 verbinden, so dass die Wälzkörper endlos umlaufen können. Der Rücklaufkanal ist in einem gesonderten Rücklaufrohr 34 ausgebildet, das in einer Rücklaufbohrung 143 des Hauptkörpers aufgenommen ist.
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Der Nachteil dieses Führungswagens besteht darin, dass der Hauptkörper aus Stahl und das Rücklaufrohr aus Kunststoff einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Abhängig von der Temperatur des Führungswagens ist das Rücklaufrohr somit kürzer oder länger als der Hauptkörper. Somit ist entweder zwischen dem Rücklaufkanal und dem Umlenkkanal ein Spalt vorhanden, der den Wälzkörperablauf stört oder das Rücklaufrohr ist zwischen den beiden Umlenkbaugruppen derart unter Vorspannung eingebaut, dass diese verbogen werden, wodurch wiederum der Wälzkörperablauf gestört wird. In der Regel ist man bestrebt, die Längen des Rücklaufrohrs und des Hauptkörpers so auszulegen, dass über den gesamten Temperaturbereich, in dem der Führungswagen eingesetzt werden soll, möglichst keine Verspannungen auftreten, da diese wesentlich nachteiliger sind als der vorstehend beschriebene Spalt. Der schlechte Wälzkörperablauf hat insbesondere eine übermäßige Geräuschbildung zur Folge. Weiter ergeben sich durch den schlechten Wälzkörperablauf unerwünschte Schwankungen in dem Verschiebewiderstand des Führungswagens gegenüber der Führungsschiene. Hinzuweisen ist noch darauf, dass die geschilderten Probleme aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen dem Rücklaufrohr und dem Hauptkörper mit zunehmender Baugröße des Führungswagens zunehmen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Wälzkörperablauf eines Führungswagens, der bei unterschiedlichen Temperaturen eingesetzt wird, zu verbessern. Gleichzeitig soll die korrekte Ausrichtung zwischen Rücklaufrohr und Umlenkbaugruppe bei allen Temperaturen sicher vorhanden sein.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist zwischen beiden Enden des Rücklaufrohrs und der zugeordneten Umlenkbaugruppe je eine in Längsrichtung wirkende Zentrierfeder vorgesehen. Durch diese Zentrierfedern wird erreicht, dass der Spalt zwischen Rücklaufkanal und Umlenkkanal auf beiden Seiten des Rücklaufrohres im Wesentlichen gleich groß ist. Es ist mithin ausgeschlossen, dass sich der Längenunterschied zwischen Rücklaufrohr und Hauptkörper nur auf einer Seite des Rücklaufrohres in einem übermäßig großen Spalt manifestiert, der den Wälzkörperablauf besonders stark stört. Weiter wird durch die erfindungsgemäßen Zentrierfedern erreicht, dass das Rückführrohr nicht aus den zugeordneten Zentrierkonturen in der Umlenkbaugruppe herausrutschen kann. Anzumerken ist noch, dass die Spannkraft der Feder vorzugsweise so niedrig bemessen ist, dass sie im Wesentlichen keine Verformungen am Rücklaufrohr und an der Umlenkbaugruppe bewirken kann. Derartige Verformungen würden den Wälzkörperablauf wiederum beeinträchtigen. Weiter sind die Zentrierfedern vorzugsweise so ausgelegt, dass sie über den gesamten Temperaturbereich, in dem der Führungswagen eingesetzt werden soll, unter Vorspannung stehen.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Die Zentrierfeder kann wenigstens einen Biegebalken umfassen, der derart zwischen das Rücklaufrohr und die Umlenkbaugruppe eingebaut ist, dass er sich verbiegt, wenn sich das Rücklaufrohr in Längsrichtung dehnt. Durch den Biegebalken kann eine Zentrierfeder mit besonders geringer Steifigkeit bereit gestellt werden. Der Biegebalken ist überdies besonders einfach im Kunststoff-Spritzgussverfahren herstellbar.
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Der Biegebalken kann sich in Längsrichtung erstrecken, wobei er an einem ersten Ende fest mit dem Rücklaufrohr verbunden ist, wobei er am gegenüber liegenden zweiten Ende eine Zentrierfläche an der Umlenkbaugruppe gleitbeweglich berührt, wobei die Zentrierfläche zur Längsrichtung geneigt ist, so dass der Biegebalken quer zur Längsrichtung verbogen wird, wenn sich das Rücklaufrohr in Längsrichtung dehnt. Die Herstellung derartiger Zentrierfedern im Kunststoff-Spritzgussverfahren ist besonders einfach möglich. Insbesondere werden durch die vorgeschlagene Ausgestaltung keine Hinterschneidungen erzeugt, die besonders aufwändige Spritzgusswerkzeuge erforderlich machen würden.
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An wenigstens einem Ende des Rücklaufrohres können zwei benachbarte Biegebalken angeordnet sein, deren zugeordnete Zentrierflächen sich gegenüber liegen, wobei sie bezüglich der Längsrichtung in die entgegen gesetzte Richtung geneigt sind, so dass sich die Biegebalken aufeinander zu verbiegen, wenn sich das Rücklaufrohr in Längsrichtung dehnt. Durch die zwei benachbarten Biegebalken wird erreicht, dass die entsprechende Zentrierfeder ausschließlich eine in Längsrichtung wirkende Federkraft erzeugt. Die durch die beiden Biegebalken erzeugten Querkräfte heben sich gegenseitig auf, so dass insgesamt keine Gesamtquerkraft auf das Rücklaufrohr einwirkt. Die beiden Biegebalken und die zugeordneten Zentrierflächen sind vorzugsweise spiegelsymmetrisch ausgebildet, um eine vollständige Kompensation der Querkräfte zu erreichen.
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Es können zylindrische Wälzkörper vorgesehen sein, wobei das Rücklaufrohr eine im Wesentlichen rechteckige an die Wälzkörper angepasste Innenquerschnittsform aufweist, wobei die Biegebalken im Bereich der Stirnflächen der zylindrischen Wälzkörper angeordnet sind. Die Biegebalken begrenzen den endlosen Umlaufkanal für die Wälzkörper vorzugsweise unmittelbar, damit sie einfach herstellbar sind. Somit kommen die Wälzkörper in unmittelbarem Berührkontakt mit den Biegebalken. Die Belastungen, welche die umlaufenden Wälzkörper auf die vergleichsweise fragilen Biegebalken ausüben, sind dabei besonders gering, wenn sich die Biegebalken im Bereich der Stirnflächen der zylindrischen Wälzkörper befinden.
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Das Rücklaufrohr kann wenigstens einen sich in Längsrichtung erstreckenden Führungsfortsatz aufweisen, an dem die Wälzkörper abwälzen können, wobei der Führungsfortsatz in die Umlenkbaugruppe eingreift, wobei im Bereich des Führungsfortsatzes zwischen dem Rücklaufrohr und der Umlenkbaugruppe der erste Spalt vorgesehen ist. Der Führungsfortsatz verhindert, dass die Wälzkörper vollständig in den ersten Spalt zum Ausgleich der Wärmedehnung hineinfallen können. Hierdurch verbessert sich der Wälzkörperablauf des Führungswagens.
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Der Führungsfortsatz kann von dem Biegebalken gebildet werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn ein von dem Führungsfortsatz gesonderter Biegebalken vorgesehen ist. Damit kann der Biegebalken auf die günstigste Federsteifigkeit hin optimiert werden, während der Führungsfortsatz auf eine ausreichende Tragfähigkeit hin bemessen werden kann. Überdies ist es ohne Weiteres möglich, beide genannten Geometrien im Kunststoff-Spritzgussverfahren herzustellen. Insbesondere entstehen keine Hinterschneidungen, die übermäßig teure Spritzgusswerkzeuge erforderlich machen würden.
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Der Biegebalken kann einstückig mit dem Rücklaufrohr ausgebildet sein, so dass er besonders kostengünstig herstellbar ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
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1 einen Querschnitt eines Linearwälzlagers mit einem erfindungsgemäßen Führungswagen;
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2 eine Explosionsansicht des Führungswagens nach 1;
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3 eine perspektivische Ansicht der Umlenkplatte von der dem Hauptkörper zugewandten Seite;
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4 eine perspektivische Ansicht einer Halbschale des Rücklaufrohres;
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5 eine perspektivische Ansicht des Rücklaufrohres;
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6 eine Teilansicht des Eingriffs zwischen dem Rücklaufrohr und der Umlenkplatte, wobei die Biegebalken die geringst mögliche Verformung aufweisen; und
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7 die Ansicht gemäß 6, wobei die Biegebalken die maximal mögliche Verformung aufweisen.
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1 zeigt einen Querschnitt eines Linearwälzlagers 10 mit einem erfindungsgemäßen Führungswagen 20. Die Führungsschiene 12 des Linerwälzlagers 10 erstreckt sich mit einer konstanten Querschnittsform in eine Längsrichtung 11, die senkrecht zur Zeichenebene ausgerichtet ist. Der Hauptkörper 21 des Führungswagens 20 ist im Querschnitt betrachtet U-förmig ausgebildet, wobei er die Führungsschiene 12 umgreift. An der Führungsschiene 12 sind insgesamt vier ebene Schienenlaufbahnen 13 vorgesehen, die jeweils einer Traglaufbahn 22 am Führungswagen 20 parallel gegenüber liegen. Die Traglaufbahnen 22 sind jeweils an einer gesonderten Laufbahneinlage 23 aus gehärtetem Wälzlagerstahl ausgeführt, welche mit dem verbleibenden Hauptkörper 21 verklebt ist.
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Zwischen der Schienenlaufbahn 13 und der Traglaufbahn 22 ist jeweils eine Reihe von zylindrischen Wälzkörpern 14 angeordnet, die in dem Führungswagen 20 endlos umlaufen können. Hierfür ist jeder Traglaufbahn 22 ein Rücklaufkanal 31 zugeordnet. Der im Querschnitt betrachtet rechteckige Rücklaufkanal 31 ist in einem gesonderten Rücklaufrohr 30 aus Kunststoff ausgebildet, welches in eine kreisrunde Rücklaufbohrung 24 im Hauptkörper 21 eingebaut ist. Die zylindrischen Wälzkörper weisen zwei ebene Stirnflächen auf, die senkrecht zu den Laufbahnen 13; 22 ausgerichtet sind, wobei die Wälzkörper 14 an den Stirnflächen 17 seitlich geführt werden.
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2 zeigt eine Explosionsansicht des Führungswagens 20 nach 1. An den beiden in Längsrichtung 11 weisenden Enden des Hauptkörpers 21 ist je eine Umlenkbaugruppe 50 angebracht. Die beiden Umlenkbaugruppen 50 sind identisch ausgeführt. Sie bestehen aus einer Endkappe 52, in die zwei Umlenkstücke 53 eingebaut sind, wobei zwischen der Endkappe 52 und dem Hauptkörper 21 eine Umlenkplatte 60 eingebaut ist. An den genannten Teilen sind die Begrenzungsflächen 51 der insgesamt vier gebogenen Umlenkkanäle in einer Umlenkbaugruppe 50 ausgebildet. Die gebogenen Umlenkkanäle 51 verbinden die Traglaufbahn mit dem Rücklaufkanal 31 im Rücklaufrohr 30, so dass die Wälzkörper endlos umlaufen können.
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Die Umlenkbaugruppen 50 sind jeweils mit vier Schraubbolzen 56 mit dem Hauptkörper 21 verschraubt. Auf der dem Hauptkörper 21 abgewandten Seite der Umlenkbaugruppe 50 sind eine Enddichtung 54 und ein Abstreifblech 55 befestigt.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Umlenkplatte 60 von der dem Hauptkörper zugewandten Seite. Die Umlenkplatte 60 bildet den Übergang von den Rücklaufkanälen in die gebogenen Umlenkkanäle. Hierfür sind an der Umlenkplatte insgesamt vier im Wesentlichen rechteckige Durchbrüche 61 vorgesehen, die mit geringem Spiel an die zylindrischen Wälzkörper angepasst sind. An den Seitenflächen der Durchbrüche 61 sind zwei spiegelsymmetrisch gegenüberliegende Führungsausnehmung 62 vorgesehen, in die ein angepasster Führungsfortsatz (Nr. 44; 6) an den Rücklaufrohren eingreift, so dass die Rücklaufrohre gegenüber der Umlenkplatte 60 genau ausgerichtet sind, um einen störungsfreien Wälzkörperablauf zu ermöglichen. Die Führungsausnehmung 62 ist im Querschnitt betrachtet T-förmig ausgeführt, damit in zwei zueinander senkrechten Querrichtungen eine gute Ausrichtung gegeben ist.
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An den beiden verbleibenden Seitenflächen der Durchbrüche 61 sind zwei spiegelsymmetrisch gegenüberliegende Zentrierausnehmungen 63 vorgesehen. An den Zentrierausnehmungen 63 ist eine Zentrierfläche 64 ausgebildet, welche Bestandteil der erfindungsgemäßen Zentrierfeder ist.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Halbschale 33 des Rücklaufrohres, welches aus zwei identischen Halbschalen 33 zusammengesetzt ist. Die Halbschalen 33 werden bei der Montage bezüglich der Wendeachse 34 um 180° zueinander gedreht und können sodann durch eine Relativverschiebung in Längsrichtung 11 miteinander verhakt werden. Hierfür sind an den beiden Flanschen 37 der Halbschale 33 Verbindungshaken 39 und angepasste Verbindungsausnehmungen 40 vorgesehen, wobei einander zugeordnete Verbindungshaken und -ausnehmungen 39; 40 bezüglich der Wendeachse 34 symmetrisch angeordnet sind.
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Die seitlich abstehenden Flansche 37 der Halbschale 33 definieren zusammen eine ebene Fügefläche 38, an der die beiden Halbschalen 33 des Rücklaufrohres aneinander liegen. Im Bereich der Flansche 37 sind weiter Rastnasen 41 und zugeordnete Rastausnehmungen 42 vorgesehen, welche die Form einer Kugelkalotte aufweisen. Mit den Rastnasen und -ausnehmungen 41; 42 werden die Halbschalen 33 in ihrer Endstellung miteinander verrastet.
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Die Halbschale 33 besitzt eine im Wesentlichen ebene Bodenwand 35, von der zwei ebene Seitenwände 36 im rechten Winkel abstehen, um den Rücklaufkanal zu begrenzen. Von den beiden Seitenwänden 36 steht wiederum je ein Flansch 37 im rechten Winkel ab, so dass dieser parallel zur Bodenwand 35 ausgerichtet ist. Die Halbschalen 33 sind einstückig ausgeführt und werden aus Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt.
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An beiden Längsenden der Bodenwand 35 sind elastische Biegebalken 71; 72 vorgesehen, welche Bestandteil der erfindungsgemäßen Zentrierfeder sind. Auf deren genaue Form wird mit Bezug auf die 6 und 7 noch eingegangen. Die bereits angesprochenen Führungsfortsätze werden gebildeten, indem die Halbschale 33 im Bereich der Flansche 37 und einem angrenzenden Abschnitt der Seitenwände 36 länger ausgeführt ist als in den verbleibenden Bereichen.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Rücklaufrohres 30 im zusammengebauten Zustand. Zu erkennen ist insbesondere der im Wesentlichen T-förmige Führungsfortsatz 44, der durch das Zusammenspiel der beiden Halbschalen 33 entsteht. Der Führungsfortsatz 44 erstreckt sich nicht über die gesamte Breite des Rücklaufkanals 31, so dass die zylindrischen Wälzkörper neben dem Führungsfortsatz auf der Umlenkplatte abwälzen können.
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Hinzuweisen ist außerdem auf den Stützfortsatz 43 an der Außenseite der Bodenwand, mit dem das Rücklaufrohr 30 im Wesentlichen punktförmig an der zugeordneten Rücklaufbohrung im Hauptkörper anliegt.
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6 zeigt eine Teilansicht des Eingriffs zwischen dem Rücklaufrohr 30 und der Umlenkplatte 60, wobei die Biegebalken 71; 72 die geringst mögliche Verformung aufweisen. 7 zeigt die gleiche Ansicht, wobei die Biegebalken 71; 72 die maximal mögliche Verformung aufweisen.
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Die beiden Biegebalken 71; 72 sind spiegelsymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse 73 ausgebildet, die in der Mitte der Bodenwand parallel zur Längsrichtung 11 verläuft. Ein einzelner Biegebalken 71; 72 ist insgesamt dreieckig ausgeführt, wobei die der Zentrierfläche 64 zugewandte ebene Seitenfläche 74 geneigt zur Längsrichtung 11 verläuft, während die von der Zentrierfläche 64 abgewandte ebene Seitenfläche parallel zur Längsrichtung 11 ausgebildet ist.
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Die ebenen Zentrierflächen 64 an der Umlenkplatte 60 sind ebenfalls spiegelsymmetrisch zur genannten Symmetrieachse ausgebildet, wobei deren Neigung bezüglich der Längsrichtung 11 etwas größer ist als die Neigung der Seitenflächen 74 des Biegbalkens im unverformten Zustand gemäß 6. Die Biegebalken 71; 72 liegen an der zugeordneten Zentrierfläche 64 an, so dass sie verformt werden, wenn sich das Rücklaufrohr in Längsrichtung 11 bewegt. Hierdurch wird eine in Längsrichtung 11 gerichtete elastische Rückstellkraft erzeugt.
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In dem in 6 gezeigten Temperaturzustand des Führungswagens ist zwischen der Stirnfläche 32 des Rücklaufrohres 30 und der Umlenkplatte 60 ein erster Spalt 15 vorhanden. Die durch die Biegebalken 71; 72 und die Zentrierflächen 64 gebildete Zentrierfeder 70, die an beiden Enden des Rücklaufrohres 30 identisch ausgeführt ist, bewirkt, dass der erste Spalt 15 an beiden Enden des Rücklaufrohres 30 im Wesentlichen gleich groß ist. Es ist insbesondere ausgeschlossen, dass auf der einen Seite des Rücklaufrohres 30 überhaupt kein erster Spalt 15 vorhanden ist, während auf der gegenüberliegenden Seite des Rücklaufrohres 30 ein übermäßig großer erster Spalt 15 vorhanden ist.
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7 stellt einen Temperaturzustand dar, bei dem sich das Rücklaufrohr 30 aus Kunststoff gegenüber dem Hauptkörper aus Stahl ausgedehnt hat. Die entsprechende Temperatur ist also höher als die Temperatur des in 6 gezeigten Zustandes. Die Ausdehnung des Rücklaufrohres 30 ist dabei so groß, dass der bei niedriger Temperatur vorhandene erste Spalt vollständig geschlossen ist. Die geneigte Seitenfläche 74 der Biegebalken 71; 72 liegt aufgrund deren Verbiegung vollständig an der zugeordneten Zentrierfläche 64 an. Aus dieser Bedingung ergibt sich der Unterschied des mit Bezug auf 6 beschriebenen Unterschiedes in der Neigung der geneigten Seitenfläche 74 des Biegebalkens 71; 72 und der zugeordneten Zentrierfläche 64.
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In den 6 und 7 ist die gebogene innere Begrenzungsfläche 65 eines Umlenkkanals zu erkennen, auf der die Wälzkörper mit ihrer zylindrischen Außenumfangsfläche abwälzen. Demnach sind die Biegebalken 71; 72 gegenüberliegend zu den ebenen Stirnflächen der Wälzkörper angeordnet.
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Die Führungsfortsätze 44 sind hingegen im Bereich der zylindrischen Außenumfangsfläche der Wälzkörper angeordnet, so dass diese auf den Führungsfortsätzen 44 abwälzen können. Die Führungsfortsätze 44 sind dabei so lang ausgeführt, dass sie den ersten Spalt 15 zwischen Rücklaufrohr 30 und Umlenkplatte 60 bei jeder Temperatur des Führungswagens überbrücken. Zwischen den Stirnflächen der Führungsfortsätze 44 und dem Boden der zugeordneten Führungsausnehmung 62 ist ein zweiter Spalt 16 vorhanden, dessen Breite genauso groß wie diejenige der ersten Spalte 15 bemessen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Linearwälzlager
- 11
- Längsrichtung
- 12
- Führungsschiene
- 13
- Schienenlaufbahn
- 14
- Wälzkörper
- 15
- erster Spalt
- 16
- zweiter Spalt
- 17
- Stirnflächen der Wälzkörper
- 20
- Führungswagen
- 21
- Hauptkörper
- 22
- Traglaufbahn
- 23
- Laufbahneinlage
- 24
- Rücklaufbohrung
- 30
- Rücklaufrohr
- 31
- Rücklaufkanal
- 32
- Stirnfläche des Rücklaufrohrs
- 33
- Halbschale
- 34
- Wendeachse
- 35
- Bodenwand
- 36
- Seitenwand
- 37
- Flansch
- 38
- Fügefläche
- 39
- Verbindungshaken
- 40
- Verbindungsausnehmung
- 41
- Rastnase
- 42
- Rastausnehmung
- 43
- Stützfortsatz
- 44
- Führungsfortsatz
- 50
- Umlenkbaugruppe
- 51
- Begrenzungsfläche des gebogenen Umlenkkanals
- 52
- Endkappe
- 53
- Umlenkstück
- 54
- Enddichtung
- 55
- Abstreifbleich
- 56
- Schraubbolzen
- 60
- Umlenkplatte
- 61
- Durchbruch
- 62
- Führungsausnehmung
- 63
- Zentrierausnehmung
- 64
- Zentrierfläche
- 65
- innere Begrenzungsfläche des gebogenen Umlenkkanals
- 70
- Zentrierfeder
- 71
- erster Biegebalken
- 72
- zweiter Biegebalken
- 73
- Symmetrieachse
- 74
- geneigte Seitenfläche
- 75
- parallele Seitenfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007056858 A1 [0002, 0002]
