-
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Profilschienenwagen, eine Profilschiene und eine Profilschienenführung, wie sie beispielsweise im Zusammenhang mit Linearsystemen zum Einsatz kommen können.
-
Im Bereich des Maschinen- und Anlagenbaus sowie bei vielen weiteren Anwendungsgebieten treten Linearbewegungen von Komponenten zu anderen Komponenten auf. Um diese möglichst reibungsarm und verschleißfrei umsetzen zu können, werden hier häufig Linearsysteme, also beispielsweise Linearführungen eingesetzt.
-
Zu den Linearführungen zählen insbesondere Profilschienenführungen, die häufig eine Profilschiene und einen Profilschienenwagen umfassen. Der Profilschienenwagen kann hierbei auf der Profilschiene linear entlang einer Erstreckungsrichtung der Profilschiene beweglich angeordnet werden, sodass hierdurch eine Relativbewegung zwischen dem Profilschienenwagen und der Profilschiene bzw. mit diesen mechanisch verbundenen oder gekoppelten Komponenten reibungsarm und damit nahezu verschleißfrei geführt bzw. gelagert werden können.
-
Profilschienenführungen sind hierbei häufig als Wälzlagerführungen ausgeführt, bei denen zwischen dem Profilschienenwagen und der Profilschiene Wälzkörper an diesen abrollen und so die Bewegung des Profilschienenwagens zur Profilschiene ermöglichen.
-
Profilschienenführungen können dabei mit oder ohne eine Rückführung der Wälzkörper implementiert werden. Eine solche Wälzkörperrückführung wird zumeist im Rahmen des Profilschienenwagens implementiert. Aufgrund des Abrollens der Wälzkörper sowohl an der Profilschiene als auch an dem Profilschienenwagen bewegen sich diese sich im Allgemeinen und unter idealen Bedingungen mit der Hälfte einer Relativgeschwindigkeit des Profilschienenwagens zu der Profilschiene.
-
Weist die Profilschienenführung daher keine Wälzkörperrückführung auf, kann so gegebenenfalls die Bewegung des Profilschienenwagens auf der Profilschiene beschränkt sein. Im Unterschied hierzu kann im Falle einer Profilschienenführung mit einer Wälzkörperrückführung im Prinzip eine Bewegungsamplitude des Profilschienenwagens „unbeschränkt“, also nur durch die Randbedingungen der betreffenden Anlage oder Maschine beschränkt sein.
-
Profilschienenführungen werden dabei häufig zum Transport oder zur Führung größerer und damit gegebenenfalls schwerer Maschinen- oder Anlagenteile verwendet, sodass die Profilschienenführungen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Profilschiene mechanisch belastet werden.
-
Die während des Betriebs auftretenden Belastungen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Profilschiene sollten hierbei die zulässigen Belastbarkeiten der Profilschienenführung nicht überschreiten. Gerade im Bereich größerer und damit gegebenenfalls schwererer Komponenten besteht daher die Gefahr einer Überbelastung oder Überlastung des verwendeten Profilschienenwagens bzw. der verwendeten Profilschienenführung. Häufig kann so in diesen Situationen aufgrund konstruktiver, prozessbedingter oder betriebsbedingter Parameter eine größere Profilschienenführung nicht eingesetzt werden. So kann beispielsweise ein zur Verfügung stehender Bauraum für die Profilschienenführung begrenzt sein. Es können jedoch auch andere Randbedingungen gegen die Verwendung einer größeren und damit gegebenenfalls höher belastbaren konventionellen Profilschienenführung sprechen.
-
Es besteht daher ein Bedarf, einen Profilschienenwagen, eine Profilschiene oder eine Profilschienenführung zu schaffen, die eine höhere Belastbarkeit aufweist.
-
Diesem Bedarf trägt ein Profilschienenwagen gemäß Patentanspruch 1, eine Profilschiene gemäß Patentanspruch 8 oder eine Profilschienenführung gemäß Patentanspruch 10 Rechnung.
-
Ein Profilschienenwagen gemäß einem Ausführungsbeispiel weist einen Mittelabschnitt und zwei sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Mittelabschnitt erstreckenden und einander im Wesentlichen gegenüberliegender Schenkel auf, die mit dem Mittelabschnitt verbunden sind, sodass die Schenkel und der Mittelabschnitt eine zentrale Ausnehmung bilden, die derart ausgeformt ist, dass sie eine Profilschiene wenigstens teilweise U-förmig umgreift, wenn der Profilschienenwagen auf der Profilschiene angeordnet ist, wobei der Profilschienenwagen ausgebildet ist, um auf der Profilschiene linear beweglich zu sein. Er weist ferner eine der Profilschiene zugewandte Laufbahn, die an dem Mittelabschnitt angeordnet ist, und eine Reihe von Wälzkörpern auf, die bei einer Relativbewegung des Profilschienenwagen und der Profilschiene zueinander zwischen der Laufbahn des Profilschienenwagens und einer Gegenlaufbahn der Profilschiene abrollen, wobei die Laufbahn und die Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern derart ausgebildet sind, dass die Laufbahn auf den Wälzkörpern der Reihe von Wälzkörpern entlang einer Berührungslinie aufliegt.
-
Ausführungsbeispielen liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Belastbarkeit eines Profilschienenwagens dadurch erhöht werden kann, indem der Profilschienenwagen zusätzlich eine der Profilschiene zugewandte Laufbahn an dem Mittelabschnitt aufweist, an der eine Reihe von Wälzkörpern abrollen, wobei die Laufbahn auf den Wälzkörpern der betreffenden Reihe von Wälzkörpern entlang einer Berührungslinie im Unterschied zu einem Berührungspunkt aufliegt.
-
Die Berührungslinie kann hierbei ein Abschnitt einer Geraden oder einer gebogenen Linie darstellen. So kann es sich beispielsweise bei Ausführungsbeispielen eines Profilschienenwagens bei den Wälzkörpern der Reihe von Wälzkörpern um zylinderförmige, nadelförmige oder gegebenenfalls auch abschnittsweise tonnenförmige Wälzkörper handeln.
-
Bei einem Profilschienenwagen gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Laufbahn sich im Wesentlichen parallel zu einer Erstreckungsrichtung der zentralen Ausnehmung und parallel zu einer Querrichtung des Profilschienenwagens erstrecken, wobei die Querrichtung im Wesentlichen parallel zu dem Mittelabschnitt verläuft. Hierdurch kann der Profilschienenwagen über die Reihe von Wälzkörpern beispielsweise Belastungen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung und der Querrichtung des Profilschienenwagens aufnehmen und an die Profilschiene abgeben bzw. weiterleiten. Die Laufbahn der Reihe von Wälzkörpern ist also an dem Mittelabschnitt zwischen einer der Profilschiene zugewandten Seite des Mittelabschnitts und einer entsprechenden Gegenlaufbahn der Profilschiene angeordnet. Wird die Richtung, die senkrecht zu der Querrichtung des Profilschienenwagens und der Erstreckungsrichtung der Profilschiene bzw. der zentralen Ausnehmung verläuft als „vertikal“ bezeichnet, erstreckt sich die Laufbahn des Profilschienenwagens oberhalb der Profilschiene und kann so über die Reihe von Wälzkörpern insbesondere vertikal auftretende Lasten aufnehmen und an die Profilschiene weiterleiten.
-
Bei einem Profilschienenwagen gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Laufbahn entlang einer senkrecht zu einer Erstreckungslinie der zentralen Ausnehmung verlaufenden Querrichtung im Wesentlichen mittig an dem Profilschienenwagen angeordnet sein, wobei die Querrichtung im Wesentlichen parallel zu dem Mittelabschnitt verläuft.
-
Hierdurch ist eine symmetrische bzw. mittige Ableitung der auftretenden vertikalen Belastungen an die Profilschiene über die Reihe von Wälzkörpern möglich. Hierdurch können gegebenenfalls Momentanlasten oder andere Drehmomente reduziert oder sogar vollständig unterbunden werden.
-
Die im Wesentlichen senkrecht zu der Querrichtung des Profilschienenwagens und senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der zentralen Ausnehmung bzw. der Profilschiene verlaufende Richtung wird daher im Folgenden auch als Vertikalrichtung bezeichnet. Entlang der Vertikalrichtung erstrecken sich bei vielen Ausführungsbeispielen eines Profilschienenwagens die einander im Wesentlichen gegenüberliegender Schenkel.
-
Ausführungsbeispiel eines Profilschienenwagens weisen häufig eine oder mehrere Montageplattformen oder Montageflächen auf, über die der Profilschienenwagen mit einer weiteren Komponente oder einem anderen Bauteil mechanisch verbindbar ist. Die Montageplattform oder die Montagefläche erstreckt sich hierbei häufig im Wesentlichen senkrecht zu der Vertikalrichtung und ist daher im Wesentlichen parallel zu der Laufbahn der Reihe von Wälzkörpern ausgerichtet.
-
Bei einem Ausführungsbeispielen Profilschienenwagens kann die Laufbahn in der Querrichtung eine Breite von wenigstens 20 % des Profilschienenwagens (entlang der Querrichtung) aufweisen. Hierdurch ist es möglich, entsprechend breite Wälzkörper im Rahmen der Reihe von Wälzkörpern einzusetzen, sodass die Berührungslinie entsprechend lang ausgeführt werden kann. Hierdurch kann es möglich sein, die Belastbarkeit gegenüber schmaleren Laufbahnen und damit schmaleren Wälzkörpern der Reihe von Wälzkörpern gegebenenfalls zu steigern. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Breite beispielsweise auch wenigstens 25 % des Profilschienenwagens oder wenigstens 30 % des Profilschienenwagens betragen.
-
Bei einem Profilschienenwagen gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Laufbahn Teil eines Lastbereichs der Reihe von Wälzkörpern sein. Die Reihe von Wälzkörpern kann ferner über einen Umlenkbereich und einen sich an den Umlenkbereich anschließenden Rücklaufbereich in den Lastbereich zurückgeführt werden. Hierdurch kann es möglich sein, einen Profilschienenwagen gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem im Prinzip unbeschränkten Hub bzw. einer im Prinzip unbeschränkten Bewegungsamplitude umzusetzen.
-
Bei einem solchen Profilschienenwagen gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Rücklaufbereich eine in einer der Laufbahn abgewandten Oberfläche des Profilschienenwagens angeordnete Nut aufweisen. Die Implementierung des Rücklaufbereichs im Rahmen einer Nut an der der Laufbahn abgewandten Oberfläche stellt eine besonders einfache herstellbare Möglichkeit dar, den Rücklaufbereich umzusetzen. Hierdurch kann gegebenenfalls der Einsatz aufwändiger Bearbeitungsschritte, beispielsweise mehrerer ausgerichteter Bohrohrschritte umgangen werden. So kann eine entsprechende Nut beispielsweise durch ein einfaches Fräsen implementierbar sein.
-
Weist beispielsweise der Profilschienenwagen neben einem Führungswagen eine oder mehrere Endplatten auf, kann sich die Nut beispielsweise sich vollständig entlang der Erstreckungsrichtung der zentralen Ausnehmung durch den Führungswagen hindurch erstrecken. Im Rahmen des oder der Endplatten kann dann beispielsweise der Umlenkbereich implementiert werden, indem die Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern aus dem Rücklaufbereich in den Lastbereich zurück gelangen.
-
Ein solcher Profilschienenwagen gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ferner eine beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigte Abdeckung für die Nut aufweisen, die die Wälzkörper abdeckt, wenn sich diese in der Nut befinden. Hierdurch ist ein einfacher Schutz der Reihe von Wälzkörpern in dem Rücklaufbereich vor Beschädigungen, Verschmutzungen oder anderen Beeinträchtigungen gegebenenfalls realisierbar. Ebenso kann alternativ oder ergänzend eine Führung der Wälzkörper in der Nut durch die Abdeckung erzielbar sein.
-
Die Abdeckung kann hierbei beispielsweise als Teil der Endplatten ausgeführt werden. In einem solchen Fall kann beispielsweise die Endplatte und einen Teil der Abdeckung einstückig ausgeführt werden, sodass die Abdeckung zusammen mit den Endplatten mehrteilig ausgeführt sein kann. Die Endplatten können darüber hinaus weitere Komponenten, beispielsweise ein Schmierstoffreservoir umfassen, über das eine Versorgung der Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern mit einem entsprechenden Schmiermittel möglich ist.
-
Ein Profilschienenwagen gemäß einem Ausführungsbeispiel kann neben der Laufbahn auch nur ein oder mehrere Paare von weiteren Laufbahnen und entsprechend zugeordneten Paaren von Reihen weiterer Wälzkörper aufweisen. Anders ausgedrückt kann es sich bei der Reihe von Wälzkörpern sowie der zugehörigen Laufbahn um eine zusätzliche Reihe von Wälzkörpern bzw. eine zusätzliche Laufbahn handeln, sodass die Gesamtzahl der Reihen von Wälzkörpern und die Gesamtzahl der Laufbahnen insgesamt des Profilschienenwagens ungerade ist. Das eine oder die mehreren Paare von weiteren Laufbahnen und den zugeordneten Paaren von Reihen weiterer Wälzkörper können hierbei beispielsweise derart ausgebildet und angeordnet sein, dass diese Kräfte sowohl entlang der Querrichtung als auch entlang der vertikaler Richtung aufnehmen können. Im Unterschied hierzu kann bei Ausführungsbeispielen eines Profilschienenwagens die Reihe von Wälzkörpern derart ausgebildet und angeordnet sein, dass diese im Wesentlichen nur Kräfte und Belastungen entlang der Vertikalrichtung aufnehmen kann.
-
So kann ein Ausführungsbeispiel eines Profilschienenwagens ein Paar oder mehrere Paare von Reihen von Wälzkörpern mit einer Mehrzahl oder einer Vielzahl weiterer Wälzkörper aufweisen. Jeweils eine weitere Laufbahn eines Paares von weiteren Laufbahnen kann hierbei an einem der beiden einander gegenüberliegenden Schenkel des Profilschienenwagens teilweise oder vollständig angeordnet sein, während die jeweils andere weitere Laufbahn des betrachteten Paars von weiteren Laufbahnen an dem entsprechenden gegenüberliegenden Schenkel teilweise oder vollständig angeordnet ist. Die Paare von Laufbahnen können hierbei Teil eines Lastbereichs der betreffenden Reihen von Wälzkörpern sein. Der Profilschienenwagen kann ferner optional für die Paare weiterer Laufbahnen entsprechende Umlenkund- und Rücklaufbereiche aufweisen, sodass auch Paare von weiteren Reihen von Wälzkörpern eine Wälzkörperrückführung implementierbar ist.
-
Bei Ausführungsbeispielen kann es sich bei den Wälzkörpern der weiteren Paare von Wälzkörperreihen um kugelförmige Wälzkörper, also Kugeln, handeln. Ebenso kann es sich ergänzend oder alternativ bei den Wälzkörpern der Reihe von Wälzkörpern um zylinderförmige, nadelförmige oder rollenförmige Wälzkörper, also um Zylinderrollen oder Nadeln, handeln. Werden Kugeln im Rahmen der weiteren Paare verwendet, kann dies gegebenenfalls eine verbesserte Belastbarkeit bezüglich Momentbelastungen bewirken.
-
Die weiteren Laufbahnen des Paars oder der Paare von weiteren Laufbahnen können hierbei spiegelsymmetrische zu einer Symmetrieeben angeordnet und ausgerichtet sein, die sich entlang der Erstreckungsrichtung und der vertikaler Richtung senkrecht zu der Querrichtung erstreckt.
-
Bei Ausführungsbeispielen können die Wälzkörperreihen im Falle des Profilschienenwagens und die Laufbahnen im Falle von entsprechenden Profilschienen allerdings auch nicht in Paaren auftreten. So kann ein Ausführungsbeispiel eines Profilschienenwagens beispielsweise eine Wälzkörperreihe an einem Schenkel aufweisen, der keine spiegelbildlich angeordnete Wälzkörperreihe an dem gegenüberliegenden Schenkel entspricht. Anders ausgedrückt können bei Ausführungsbeispielen von Profilschienenwagen – und entsprechend bei Profilschienen gemäß einem Ausführungsbeispiel – die Wälzkörperreihen bzw. die Laufbahnen nicht paarweise vorhanden sein.
-
Bei Ausführungsbeispielen kann es sich bei den Wälzkörpern der weiteren Reihen von Wälzkörpern beispielsweise um kugelförmige Wälzkörper handeln. Diese weisen häufig eine geringere Reibung als Wälzkörper auf, die entlang einer Berührungslinie auf ihrer zugeordneten Laufbahn aufliegen bzw. abrollen. Hierdurch kann gegebenenfalls ein Verschleiß und/oder eine Reibung und/oder Verluste reduziert werden, wobei bei stoßartigen Belastungen eine Beschädigung des Profilschienenwagens, der Profilschiene oder der Profilschienenführung vermieden werden kann.
-
Bei einem Profilschienenwagen gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Reihe von Wälzkörpern ausgebildet sein, um mit einer Vorspannung auf der Gegenlaufbahn der Profilschiene abzurollen. Hierdurch kann gegebenenfalls die Führung in senkrechter Richtung die Steifigkeit erhöhen.
-
Ein anderes Ausführungsbeispiel eines Profilschienenwagens kann neben der Laufbahn wenigstens zwei Paare von weiteren Laufbahnen und entsprechend zugeordnete Paaren von Reihen weiterer Wälzkörper aufweisen, die ausgebildet sind, um mit einer Vorspannung auf entsprechenden weiteren Gegenlaufbahnen der Profilschiene abzurollen, wobei die Reihe von Wälzkörpern ausgebildet ist, um mit Spiel auf der Gegenlaufbahn der Profilschiene abzurollen. Hierdurch kann der Einsatz der Reihe von Wälzkörpern gegebenenfalls auf Situationen beschränkt werden, bei denen höhere Belastungen oder Überbelastungen auftreten können, beispielsweise stoßartige Belastungen. Die Reihe von Wälzkörpern wirkt in einem solchen Fall als tragzahlerhöhendes Element oder als Sicherheitselement.
-
Eine Profilschiene gemäß einem Ausführungsbeispiel für einen Profilschienenwagen, der einen Mittelabschnitt und zwei sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Mittelabschnitt erstreckenden und einander im Wesentlichen gegenüberliegender Schenkel aufweist, die mit dem Mittelabschnitt verbunden sind, sodass die Schenkel und der Mittelabschnitt eine zentrale Ausnehmung bilden, die derart ausgeformt ist, dass sie die Profilschiene wenigstens teilweise U-förmig umgreift, wenn der Profilschienenwagen auf der Profilschiene angeordnet ist weist eine Gegenlaufbahn auf, die an einer Deckfläche der Profilschiene angeordnet ist, die dem Mittelabschnitt des Profilschienenwagens zugewandt ist und diesem gegenüber liegt, wenn der Profilschienenwagen die Profilschiene wenigstens teilweise umgreift, wobei die Gegenlaufbahn derart ausgebildet ist, dass ein Wälzkörper entlang einer Berührungslinie auf der Gegenlaufbahn aufliegt. Anders ausgedrückt kann eine Profilschiene gemäß einem Ausführungsbeispiel entsprechend derart ausgeführt sein, dass diese mit den Wälzkörpern der Reihe von Wälzkörpern eines Profilschienenwagens gemäß einem Ausführungsbeispiel zusammenwirkt.
-
Da die Erstreckungsrichtung der zentralen Ausnehmung eines Profilschienenwagens gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Erstreckungsrichtung der Profilschiene im Wesentlichen zusammenfällt, erstreckt sich die Deckfläche der Profilschiene hierbei entlang der Erstreckungsrichtung und im Allgemeinen parallel zu der Vertikalrichtung des Profilschienenwagens. Anders ausgedrückt verlaufen die Gegenlaufbahn und die Deckfläche der Profilschiene sowie die Laufbahn des Profilschienenwagens parallel. Bei einer Profilschiene gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Gegenlaufbahn gehärtet und anschließend geschliffen sein. Die Härtung kann beispielsweise mithilfe einer Induktions- oder Flammhärtung erfolgen, sodass diese induktions- oder flammgehärtet ist, bevor diese geschliffen wird.
-
Bei einer Profilschiene gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Gegenlaufbahn in einem Abschnitt im Wesentlichen durchgängig gearbeitet sein, wobei der Abschnitt alle Bereiche der Profilschiene umfasst, die der Profilschienenwagen befahren kann und in dem die Wälzkörper hierbei auf der Gegenlaufbahn aufliegen können. Hierdurch kann eine Verbesserung der Belastbarkeit einer die Profilschiene umfassenden Profilschienenführung gegebenenfalls dadurch verbessert werden, dass die Gegenlaufbahn überall dort, wo der Profilschienenwagen diese befahren kann, eine entsprechende Oberflächenstruktur aufweist, die die Kraftübertragung über die Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern auf die Profilschienenwagen ermöglicht. Anders ausgedrückt weist die Gegenlaufbahn der Profilschiene in diesem Bereich typischerweise keine Bohrungen oder andere wesentliche Störungen der Gegenlaufbahn auf, die ein Abrollen bzw. eine Auflage der Wälzkörper beeinträchtigen könnte. Bei konkreten Ausführungsbeispielen kann jedoch gegebenenfalls eine eingravierte oder anders aufgebrachte Typenbezeichnung oder eine anderes Motiv oder ein anderer Schriftzug gegebenenfalls im Bereich der Gegenlaufbahn vorgesehen sein.
-
Wie auch bei einem Ausführungsbeispiel eines Profilschienenwagens kann auch ein Ausführungsbeispiel einer Profilschiene ein Paar oder mehrere Paare weiterer Gegenlaufflächen aufweisen, die zu den Paaren von weiteren Laufflächen des Profilschienenwagens korrespondieren. Die Gegenlaufflächen eines solchen Paares weiterer Laufflächen können an einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Profilschiene teilweise oder vollständig angeordnet sein, wobei die Deckfläche zwischen den beiden Seitenflächen angeordnet ist und an diese angrenzt. Bei weiteren Ausführungsbeispielen können die weiteren Laufflächen des oder der Paare von weiteren Laufflächen entsprechend bezüglich einer Symmetrieebene, die sich entlang der Erstreckungsrichtung und der Vertikalrichtung erstreckt, angeordnet und ausgerichtet sein.
-
Eine Profilschienenführung gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst einen Profilschienenwagen gemäß einem Ausführungsbeispiel und eine Profilschiene gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei der Profilschienenwagen auf der Profilschiene angeordnet werden kann oder angeordnet ist, sodass dieser auf der Profilschiene linear beweglich ist.
-
Unabhängig hiervon können jedoch Ausführungsbeispiel eines Profilschienenwagens gegebenenfalls auch mit konventionellen Profilschienen bzw. Profilschienen gemäß einem Ausführungsbeispiel mit konventionellen Profilschienenwagen betrieben werden, sofern dies die weiteren technischen Randbedingungen ermöglichen.
-
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
-
1 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch eine Profilschienenführung mit einem Profilschienenwagen und einer Profilschiene gemäß Ausführungsbeispielen;
-
2 zeigt eine perspektivische Darstellung der in 1 gezeigten Profilschienenführung;
-
3 zeigt eine Teilquerschnittsdarstellung entlang der Profilschiene durch die in 1 gezeigte Profilschienenführung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
-
4 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel aus 1; und
-
5 und 6 zeigt anhand einer 1 ähnlichen Querschnittsdarstellung einen Vergleich unterschiedlicher Bestückungen eines Profilschienenwagens gemäß einem Ausführungsbeispiel mit Reihen von Wälzkörpern.
-
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden zusammenfassende Bezugszeichen für Objekte, Strukturen und andere Komponenten verwendet werden, wenn die betreffende Komponente an sich oder mehrerer entsprechende Komponenten innerhalb eines Ausführungsbeispiels oder innerhalb mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Passagen der Beschreibung, die sich auf eine Komponente beziehen, sind daher auch auf andere Komponenten in anderen Ausführungsbeispielen übertragbar, soweit dies nicht explizit ausgeschlossen ist oder sich dies aus dem Zusammenhang ergibt. Werden einzelne Komponenten bezeichnet, werden individuelle Bezugszeichen verwendet, die auf den entsprechenden zusammenfassenden Bezugszeichen basieren. Bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen bezeichnen daher gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
-
Komponenten, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen auftreten, können hierbei bezüglich einiger ihrer technischen Parameter identisch und/oder unterschiedlich ausgeführt oder implementiert werden. Es ist so beispielsweise möglich, dass mehrere Entitäten innerhalb eines Ausführungsbeispiels bezüglich eines Parameters identisch, bezüglich eines anderen Parameters jedoch unterschiedlich implementiert sein können.
-
1 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Profilschienenführung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Profilschienenführung 100 umfasst hierbei einen Profilschienenwagen 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel sowie eine Profilschiene 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
Der Profilschienenwagen 110 weist einen Führungswagen 130 auf, der einen Basiskörper des Profilschienenwagens 110 bildet. Der Führungswagen 130 und damit der Profilschienenwagen 110 weist einen Mittelabschnitt 140 sowie zwei sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Mittelabschnitt 140 erstreckende und einander im Wesentlichen gegenüberliegender Schenkel 150-1 und 150-2 auf. Die beiden Schenkel 150 sind hierbei mit dem Mittelabschnitt 140 verbunden, sodass diese zusammen eine zentrale Ausnehmung 160 bilden, die derart ausgeformt ist, dass diese die Profilschiene 120 wenigstens teilweise U-förmlich umgreift, wenn der Profilschienenwagen 110 auf der Profilschiene 120 angeordnet ist.
-
Die zentrale Ausnehmung 160 erstreckt sich hierbei durch den Profilschienenwagen 110 bzw. durch den Führungswagen 130 entlang einer Erstreckungsrichtung 170, die auf der in 1 gezeigten Zeichenebene senkrecht steht. Der Mittelabschnitt 140 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu einer zu der Erstreckungsrichtung 170 senkrecht stehenden Querrichtung 180. Die beiden Schenkel 150-1 und 150-2 erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht sowohl zu der Erstreckungsrichtung 170 als auch zu der Querrichtung 180. Anders ausgedrückt erstrecken sich diese bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen parallel und entlang einer Vertikalrichtung 190, die ihrerseits sowohl auf der Erstreckungsrichtung 170 als auch der Querrichtung 180 im Wesentlichen senkrecht steht.
-
Der Profilschienenwagen weist an dem Mittelabschnitt 140 eine der Profilschiene 120 zugewandte Laufbahn 200 auf. Diese erstreckt sich, wie 1 auch zeigt, im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung 170 der zentralen Ausnehmung 160 und zu der Querrichtung 180. Die Laufbahn 200 ist hierbei im Wesentlichen mittig an dem Profilschienenwagen 110 bezogen auf die Querrichtung 180 angeordnet, wie dies auch eine in 1 eingezeichneten Symmetrieebene 210 zeigt, die parallel zu der Vertikalrichtung 190 und der Erstreckungsrichtung 170 verläuft und somit senkrecht auf der Querrichtung 180 steht.
-
Der Profilschienenwagen weist darüber hinaus eine Reihe von Wälzkörpern 220 auf die bei einer Relativbewegung des Profilschienenwagens 110 zu der Profilschiene 120 zueinander zwischen der Laufbahn 200 des Profilschienenwagens 110 und einer Gegenlaufbahn 230 der Profilschiene 120 abrollen. Die Laufbahn 200 sowie die Gegenlaufbahn 230 sind hierbei derart ausgebildet, dass die Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern 220 auf den betreffenden Laufbahnen 200, 230 mit einer Berührungslinie auf liegen.
-
Die Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern 220 können so beispielsweise rollenförmig, zylinderförmig, nadelförmig oder auch abschnittsweise tonnenförmig ausgestaltet sein. Es kann sich also beispielsweise um Zylinder-Laufrollen handeln. Im Unterschied zu kugelförmigen Wälzkörpern liegen diese auf den entsprechenden Laufbahnen bzw. Gegenlaufbahn mit einer Berührungslinie auf, während kugelförmige Wälzkörper im Wesentlichen nur mit einem Punkt an ihrer entsprechenden Laufbahn aufliegen. Dadurch, dass die Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern 220 entlang einer Berührungslinie auf der Laufbahn 200 und der Gegenlaufbahn 230 auf liegen, können diese auftretenden Belastungen und Kräfte zumindest entlang der Vertikalrichtung 190 besser von dem Profilschienenwagen 110 auf die Profilschiene 120 bzw. in entgegengesetzte Richtung übertragen.
-
Nicht nur die Laufbahn 200 des Profilschienenwagens 110 sondern auch die Gegenlaufbahn 230 der Profilschiene 120 ist hierbei im Wesentlichen mittig zu der Symmetrieebene 210, also im Wesentlichen mittig zu der Profilschiene 120 bzw. dem Profilschienenwagen 110 angeordnet. Hierdurch wird im Falle einer entlang der Vertikalrichtung 190 auftretenden Belastung ein gegebenenfalls im Falle einer nicht mittigen Anordnung der Laufbahnen 200, 230 und der Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern 220 auftretende Momente (im Sinne eines Drehmoments) reduziert bzw. ihr Auftreten vollständig unterbunden.
-
Die Gegenlaufbahn 230 der Profilschiene 120 ist hierbei an einer Deckfläche 240 der Profilschiene 120 angeordnet. Die Deckfläche schließt sich zu beiden Seiten jeweils an einer Seitenfläche 250-1 und 250-2 der Profilschiene 120 an, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Deckfläche 240 erstrecken, jedoch auch von dieser Richtung abweichende Abschnitte aufweisen kann. Anders ausgedrückt erstreckt sich die Deckfläche 240 im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung 170 der zentralen Ausnehmung 160 bzw. der Profilschiene 120 sowie parallel zu der Querrichtung 180, während sich die beiden Seitenflächen 250 entlang der Erstreckungsrichtung 170 und der Vertikalrichtung 190 erstrecken. Die Seitenflächen 250 liegen somit den Schenkeln 150 des Profilschienenwagens 110 gegenüber, während die Deckfläche 240 dem Mittelabschnitt 140 des Profilschienenwagens 110 und der Laufbahn 200 gegenüberliegt und diesen jeweils zugewandt ist.
-
Die Laufbahn 200 ist hierbei Teil eines Lastbereichs der Reihe von Wälzkörpern 220. Bei dem in 1 gezeigten Profilschienenwagen 110 handelt es sich um einen solchen, bei dem die Wälzkörper in den Lastbereich zurückgeführt werden. Zu diesem Zweck weist der Profilschienenwagen 110 einen Rücklaufbereich 260 sowie zwei in 1 jedoch nicht dargestellte Umlenkbereiche auf, die zwischen dem Lastbereich und dem Rücklaufbereich 260 angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, den Profilschienenwagen 110 im Prinzip beliebige Strecken entlang einer Profilschiene 120 zu bewegen, wobei die Bewegung im Wesentlichen nur durch konstruktiven Merkmale und/oder konstruktive Maßnahmen der Maschine und der Profilschiene 120 begrenzt sind.
-
Der Rücklaufbereich 260 ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Nut 270 gebildet, die in einer der Laufbahn 200 abgewandten Oberfläche 280 des Profilschienenwagens 110 bzw. seines Führungswagens 130 gebildet ist. Die Verwendung einer Nut in der Oberfläche 280 stellt hierbei eine besonders einfache Methode dar, den Rücklaufbereich 260 zu implementieren. So kann, wenn beispielsweise die Umlenkbereiche nicht Teil des Führungswagens 130 sind, die Nut 270 sich vollständig entlang der Erstreckungsrichtung 170 durch den Führungswagen 130 erstrecken. Hierdurch ist es möglich, die Nut 270 durch den Führungswagen 130 an der Oberfläche 280 zur Fräsen und gegebenenfalls nachzuarbeiten. Nachbearbeitungsschritte können beispielsweise ein Schleifen, Polieren oder auch ein anderes Verfahren umfassen, mit dessen Hilfe eine Oberfläche des Führungswagens 130 im Bereich der Nut 270 angepasst werden kann.
-
Ebenso kann es möglich sein, ausgehend von einem Führungswagen 130, bei dem keine Reihe von Wälzkörpern 220 und entsprechend keine Nut 270 ursprünglich vorgesehen sind, die Nut 270 für den Rollenrücklauf auch in einem solchen konventionellen Standard-Wagenkörper (Führungswagen 130) nachzuarbeiten. Zum Schutz der Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern 220, die sich in der Nut 270 befinden, können diese durch eine Abdeckung 290, die beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein kann, abgedeckt werden. Eine entsprechende Abdeckung 290 kann alternativ oder ergänzend auch zur Führung der Wälzkörper, also zur Rollenführung verwendet werden. Sowohl die Nut 270 als auch die Abdeckung können hierbei symmetrisch zu der Symmetrieebene 210 angeordnet werden, wie dies auch in 1 gezeigten ist. Die Abdeckung 290 wird daher auch als symmetrisches Kunststoffteil zur Rollenführung bezeichnet.
-
Die Oberfläche 280, die sich entlang der Erstreckungsrichtung 170 und der Querrichtung 180 erstreckt, weist zwei Montageflächen 300-1 und 300-2 auf, die parallel zu den weiteren Abschnitten der Oberfläche 280 verlaufen. Die Montageflächen 300 sind hierbei derart ausgebildet, dass diese zur Befestigung weitere Komponenten oder andere Bauteile einer Maschine dienen können, in die der Profilschienenwagen 110 integriert wird. Zu diesem Zweck können die Montageflächen 300 genau spezifizierte Merkmale oder Eigenschaften, also beispielsweise bestimmte Planaritäten, Oberflächenrauigkeiten, Ausrichtungen oder Strukturen zur Befestigung der entsprechenden Bauteile aufweisen. Wie im Zusammenhang mit den weiteren Figuren noch gezeigt wird, können so beispielsweise im Bereich der Montagefläche 300 Gewindebohrungen im Führungswagen 130 vorgesehen werden, mit deren Hilfe weitere Bauteile mit dem Profilschienenwagen 110 bzw. seinem Führungswagen 130 verschraubbar sein können.
-
Der in 1 gezeigten Profilschienenwagen 110 weist neben der Reihe von Wälzkörpern 220 ferner vier weitere Reihen von Wälzkörpern auf, die jeweils in Paaren angeordnet sind. Auch bei diesem weiteren Reihen von Wälzkörpern handelt es sich um solche, die in ihre entsprechenden Lastbereiche über entsprechende Rücklaufbereiche zurückgeführt werden. Ein erstes Paars von weiteren Reihen von Wälzkörpern 310-1, 310-2 ist jeweils mit einem korrespondierenden Paar weiterer Laufbahnen 320-1, 320-2 jeweils in einem der Schenkel 150-1 und 150-2 angeordnet. In dem Führungswagen 130 sind ferner entsprechende Bohrungen 330-1, 330-2 integriert, die die Rücklaufbereiche 340-1 und 340-2 für die entsprechenden weiteren Wälzkörper der weiteren Reihen von Wälzkörpern 310 bilden.
-
Neben dem ersten Paar weiterer Reihen von Wälzkörpern 310-1 und 310-2 weist der Profilschienenwagen 110 ferner ein zweites Paar von weiteren Reihen von Wälzkörpern 310'-1 und 310'-2 auf, die oberhalb des ersten Paares weiterer Reihen von Wälzkörpern 310, also näher zu dem Mittelabschnitt 140 angeordnet sind. Auch für das zweite Paar weiterer Reihen von Wälzkörpern 310' weist der Profilschienenwagen 110 bzw. der Führungswagen 130 entsprechende weitere Laufbahnen 320 auf, die jedoch als solche in 1 nicht mit einem Bezugszeichen versehen sind. Ebenso weist der Profilschienenwagen 110 bzw. sein Führungswagen 130 entsprechende Bohrungen 330 für das zweite Paar weiterer Reihen von Wälzkörpern 310' auf, die die entsprechenden Rücklaufbereiche 340 bilden.
-
Sowohl die weiteren Laufbahnen 320 wie auch die entsprechenden Bohrungen 330 verlaufen hierbei in den jeweiligen Schenkeln 150 des Profilschienenwagens 110. Die weiteren Laufbahnen 320 sind in gegenüber der Querrichtung 180 wie auch gegenüber der Vertikalrichtung 190 jeweils um 45° geneigt angeordnet. Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen auch abweichende Winkel verwendet werden. Ebenso kann die Zahl der Paare weiterer Reihen von Wälzkörpern 310 variiert werden. Die weiteren Laufbahnen 320 sind hierbei spiegelsymmetrisch zu der Symmetrieebene 210 angeordnet und ausgerichtet.
-
Wie kurz zuvor erwähnt wurde, können bei Ausführungsbeispielen das verständlich auch abweichende Anzahlen von weiteren Reihen von Wälzkörpern 310 verwendet werden. So weist das in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Profilschienenwagens insgesamt vier weitere Reihen von Wälzkörpern 310 auf, die jeweils in zwei Paaren 310, 310' angeordnet sind, weshalb dieser Profilschienenwagen auch als 4-reihig bezeichnet wird. Entsprechend können jedoch auch 2-, 6-, 8-reihige oder mehr-mehrreihige Profilschienenwagen 110 mit einer Laufbahn 200 und einer entsprechenden Reihe von Wälzkörpern 220 implementiert werden. Aufgrund der Laufbahn 200 sowie der zugehörigen Reihe von Wälzkörpern 220 weisen Profilschienenwagen 110 gemäß Ausführungsbeispielen daher häufig eine ungerade Anzahl an Laufbahnen und weiteren Laufbahnen 200, 320 sowie eine ungerade Anzahl an Reihen und weiterer Reihen von Wälzkörpern 220, 310, 310' auf.
-
Während es sich bei den Wälzkörpern der Reihe von Wälzkörpern 220 um solche handelt, die auf ihrer entsprechenden Laufbahn 200 bzw. der Gegenlaufbahn 230 der Profilschiene 120 entlang einer Berührungslinie aufliegen, kann es sich bei den Wälzkörpern der weiteren Reihen von Wälzkörpern 310, 310' auch um andere Wälzkörper handeln. So können beispielsweise Wälzkörper mit einer punktförmige „Berührungsfläche“, also beispielsweise kugelförmige Wälzkörper (Kugeln z.B. bei einem Standard-Kugelumlauf) verwendet werden. Dies kann gegebenenfalls zu einer verbesserten Stabilität bezüglich Momenten führen. Selbstverständlich können aber auch ebensolche verwendet werden, die eine Berührungslinie mit ihrer entsprechenden Laufbahn 320 aufweisen. Es können also ebenso zylinderförmige oder nadelförmige Wälzkörper verwendet werden.
-
Bei einem Profilschienenwagen 110 oder einer Profilschienenführung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das ganze System 100 beispielsweise auf den vier oder mehr Kugellaufbahnen derart ausgelegt sein, dass diese mit Vorspannung versehen sind. Die Rollenführung kann jedoch mit Spiel versehen werden, sodass diese nur bei höheren Belastungen oder Überlastung, beispielsweise bei stoßartigen Belastungen, als tragzahlerhöhendes Element oder als Sicherheitselement gegen Lagerschäden und vorzeitige Ausfälle wirkt. Dabei kann das benötigte Spiel im Vorfeld entsprechend einschlägiger Berechnungsmethoden ermittelt werden.
-
Da Kugel- und Rollenführungen unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen, kann die Rollenführung – bei einer entsprechenden Vorspannung – gegebenenfalls in senkrechter Richtung die Steifigkeit merklich oder sogar wesentlich erhöhen.
-
Da Kugelführungen tendenziell eine geringere Reibung aufweisen, kann in diesem Fall das System 100 bei normaler Belastung nur auf den Kugelführungen 310 laufen und somit im günstigen Reibungskoeffizient und geringen Verlustleistungen betrieben werden, während aber beispielsweise bei stoßartigen Überlastungen Schäden kaum oder zumindest deutlich später befürchtet werden müssen. Bei entsprechenden Überbelastungen spielt typischerweise die Reibung meist keine Rolle.
-
Zur leichteren Montage des Profilschienenwagens 110 auf der Profilschiene 120 weist dieser ferner jeweils ein Rückhalteelement 350-1 und 350-2 auf, welches ein Herausfallen der Wälzkörper des ersten Paares der weiteren Reihen von Wälzkörpern 310 erschwert, gegebenenfalls sogar unterbinden kann.
-
Den weiteren Laufbahnen 320 liegen entsprechende weitere Gegenlaufbahnen 360 an den Seitenflächen 250 der Profilschiene 120 gegenüber. Von den weiteren Gegenlaufbahnen 360 sind zur Vereinfachung der Darstellung in 1 lediglich die weiteren Gegenlaufbahn 360-1 und 360-2 als solche mit einem Bezugszeichen bezeichnet. Die weiteren Gegenlaufbahnen 360 sind ebenfalls unter den zuvor genannten Winkeln gegenüber der Vertikalrichtung 190 bzw. der Querrichtung 180 angeordnet und ebenso spiegelsymmetrisch bezogen auf die Symmetrieebene 210 angeordnet.
-
Sowohl bei dem Profilschienenwagen 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel wie auch bei der Profilschiene 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Laufbahnen 200, 320 des Profilschienenwagens 110 sowie die Gegenlaufbahn 230, 360 der Profilschiene 120 jeweils gehärtet und nachgeschliffen. Hierbei können gegebenenfalls unterschiedliche Härtungstechniken zum Einsatz kommen. So kann beispielsweise der Führungswagen 130, wenn dieser beispielsweise aus einem einsatzhärtbaren Stahl gefertigt ist, mittels eines Einsatzhärtverfahrens gehärtet werden, sodass alle Oberflächen gehärtet werden. In einem solchen Fall kann es gegebenenfalls ausreichen, die Laufbahn 200, 320 einfach nachzuschleifen, um die beabsichtigte Oberfläche für die betreffenden Laufbahnen (z. B. Rollenlaufbahnen bzw. Kugellaufbahnen) zu erhalten.
-
Im Falle der Profilschienen 120, die ebenfalls aus einem Stahl gefertigt sein kann, können die entsprechenden Gegenlaufbahnen 230, 360 beispielsweise mithilfe eines Induktors induktiv gehärtet werden, bevor sie nachgeschliffen werden. Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen eines Profilschienenwagens 110 und/oder einer Profilschiene 120 gegebenenfalls die Laufbahnen 200, 320 und die Gegenlaufbahnen 230, 360 gegebenenfalls auch ungehärtet und/oder ungeschliffen ausgeführt sein, sofern dies die entsprechenden Wälzkörper sowie die Einsatzbedingungen der betreffenden Komponente erlauben.
-
Da die Reihe von Wälzkörpern 220 auf der Gegenlaufbahn 230 an der Deckfläche 240 der Profilschiene 120 abrollen, kann es bei Ausführungsbeispielen einer Profilschiene 120 ratsam sein, diese derart auszuführen, dass die Gegenlaufbahn 230 im Wesentlichen durchgängig gefertigt bzw. durchgängig ausgeführt ist, sodass ein ungestörtes Abrollen der Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern 220 ermöglicht wird. Dies kann bedeuten, dass in der Deckfläche 240 keine Bohrungen zur Befestigung der Profilschiene 120 vorgesehen werden können. Andererseits können jedoch gegebenenfalls auch im Bereich der Gegenlaufbahn 230 Typenbezeichnungen, Logos oder andere Schriftzüge mittels eines Gravierverfahrens, eines Druckverfahrens oder eines anderen die Oberfläche der Gegenlaufbahn 230 nicht massiv störenden Verfahrens entsprechend verändert werden.
-
Um dennoch eine Befestigung der Profilschiene 120 zu ermöglichen, weist diese Gewindebohrungen 370 an einer der Deckfläche 240 gegenüberliegenden Bodenfläche 380 auf. Hierdurch kann die Profilschiene 120 „von unten“ mit einer entsprechenden Komponente verschraubt werden.
-
Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen einer Profilschiene 120 auch andere Befestigungen, beispielsweise seitliche Verschraubungen oder andere form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindungen zum Einsatz kommen. Hierbei kommt eine kraftschlüssige Verbindung durch Haftreibung, eine stoffschlüssige Verbindung durch molekulare oder atomare Wechselwirkungen und Kräfte und eine formschlüssige Verbindung durch geometrische Verbindung der betreffenden Verbindungspartner zustande.
-
Ausführungsbeispiele eines Profilschienenwagens 110 sind dabei jedoch bei weitem nicht auf den Einsatz nur im Zusammenhang mit einer Profilschiene 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können diese gegebenenfalls auch mit konventionellen Profilschienen eingesetzt werden. Ebenso können Ausführungsbeispiele einer Profilschiene 120 gegebenenfalls auch mit konventionellen Profilschienenwagen eingesetzt werden, sofern diese hinsichtlich ihrer Geometrie und Belastbarkeit jeweils miteinander kompatibel sind.
-
Ausführungsbeispiele umfassen so nicht nur eine Profilschienenführung 100 und eine Profilschiene 120 sondern ebenso einen Profilschienenwagen 110 mit einer variablen Wälzkörperkonfiguration. Wie eingangs erläutert wurde, kann diese gegebenenfalls zur Vermeidung einer Überlastung eines konventionellen Profilschienenwagens an dessen Stelle zum Einsatz kommen. So kann gegebenenfalls der Einsatz einer größeren Profilschiene bzw. eines größeren Profilschienenwagens oder auch eines Rollen-Profilschienenwagens vermieden werden.
-
Der in 1 gezeigten Profilschienenwagen 110 bzw. die in 1 gezeigten Profilschienenführung 100 stellt also ein Design mit der Möglichkeit dar, im Baukastenprinzip eine Rollenumlaufführung zu ergänzen, um eine Führung für höhere Belastungen verwenden zu können. Die Reihe von Wälzkörpern 220 kann dabei auch als statische Überlastsicherung eingesetzt werden. Hierbei kann ein gegebenenfalls vorhandener Wagen in Standardabmessungen durch Ausarbeiten der Nut 270 und gegebenenfalls einem Versehen mit der Abdeckung 290 nachgearbeitet und um die Rollen-Wälzreihe (Reihe von Wälzkörpern 220) ergänzt werden.
-
Der Einsatz eines Profilschienenwagens 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel kann hierbei gegebenenfalls den Vorteil bieten, mit einem relativ geringen Aufwand aufgrund der Möglichkeit sowohl konventionelle Profilschienenwagen als auch Profilschienenwagen 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel auf einer Profilschiene, beispielsweise einer Profilschiene 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel, einsetzen zu können. Aufgrund dieser einfachen Modulbauweise können gegebenenfalls auch nachträglich mit überschaubarem und daher relativ geringem Aufwand Modifikationen an bestehenden Anlagen durchgeführt werden.
-
Auch sind, wie weiter unten im Zusammenhang mit den 5 und 6 noch näher erläutert wird, auch Varianten mit weniger Kugellaufbahnen, genauer gesagt mit zwei Kugellaufbahnen und einer oberen Reihe von Rolle implementierbar. Hierbei kann gegebenenfalls auch eine von unten zu befestigen der Standard-Schiene verwendet werden.
-
Je nach genauen Einsatzbedingungen kann dabei durch den Einsatz einer Profilschienenführung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel, der Einsatz eines Profilschienenwagens 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel und/oder einer Profilschiene 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Überlastsicherung und/oder eine höhere Tragzahl realisiert werden. Auch können gegebenenfalls kombinierte Rollen/Kugel-Ausführungen bei einheitlicher Schiene im Sinne einer Hybrid-Führung implementierbar sein. Aufgrund der zuvor beschriebenen Modulbauweise (Baukastenprinzip) kann gegebenenfalls auch ein einfacher Umbau und ein Gleichteilprinzip umgesetzt werden.
-
2 zeigt die bereits in 1 gezeigten Profilschienenführung 100 mit dem Profilschienenwagen 110 und der Profilschiene 120 gemäß Ausführungsbeispielen erneut, wobei 2 eine perspektivische Ansicht der betreffenden Komponenten zeigt.
-
2 zeigt hierbei insbesondere, dass an dem Führungswagen 130 entlang der Erstreckungsrichtung 170 (nicht gezeigte in 2), also entlang der Profilschiene 120 zu beiden Seiten des Führungswagens 130 jeweils eine Endplatte 390-1 und 390-2 angebracht ist. Diese können über in 2 nicht gezeigte Schrauben mit dem Führungswagen 130 verschraubt werden. In den Endplatten 390 sind die Umlenkbereiche für die Reihe von Wälzkörpern 220 sowie die weiteren Reihen von Wälzkörpern 310 angeordnet.
-
Die Endplatten 390 können darüber hinaus optional auch ein Schmiermittelreservoir umfassen. Hierdurch kann eine Versorgung der Wälzkörper der Reihen von Wälzkörpern 220, 310 gegebenenfalls sichergestellt werden. Um das oder die Schmiermittelreservoir mit Schmiermittel versehen zu können, weist der in 2 gezeigte Profilschienenwagen 110 im Bereich beider Endplatten 390 jeweils einen Schmiermittelnippel 400 auf, über den Schmiermittel den betreffenden Schmiermittelreservoiren zugeführt werden kann.
-
Im Bereich der Montageflächen 300 der Oberfläche 280 sind ferner Befestigungsbohrungen 410 gezeigt, die beispielsweise als Gewindesackloch ausgeführt sein können. Anders ausgedrückt können die Befestigungsbohrungen 410 Gewinde aufweisen, mit deren Hilfe weitere Bauteil oder Komponenten mit einer oder mehreren der Montageflächen 300 verschraubbar sind. Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen eines Profilschienenwagens 110 die Montageflächen 300 hinsichtlich Anzahl, Anordnung, Ausgestaltung und Befestigungsmitteln abweichend ausgestaltet sein.
-
2 zeigt darüber hinaus, dass die Abdeckung 290 gegebenenfalls auch mehrteilig ausgeführt sein kann. Die Abdeckung 290, wie sie in 2 gezeigt ist, ist hierbei zweiteilig ausgeführten, wobei die beiden Teile der Abdeckung 290 im Mittelbereich des Führungswagens 130 an einander anstoßen. Die beiden Teile der Abdeckung 290 können hierbei gegebenenfalls integral mit jeweils einer der Endplatten 390 ausgeführt werden, können jedoch ebenso als separate Bauteile umgesetzt werden.
-
3 zeigt eine Teilquerschnittsdarstellung der Profilschienenführung 100, wie sie in den 1 und 2 gezeigt wurde. 3 illustriert hierbei den Umlauf der Reihe von Wälzkörpern 220, wie sie beispielsweise im Lastbereich zwischen der Laufbahn 200 des Profilschienenwagens 110 und der Gegenlaufbahn 230 der Profilschiene 120 abrollen. Die Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern 220 werden dann in dem Rücklaufbereich 260 zurückgeführt, nachdem sie aus dem Lastbereich kommend einen der beiden Umlenkbereiche 420-1 oder 420-2 durchlaufen haben.
-
In diesen werden sie von der Gegenlaufbahn 230 der Profilschiene 120 abgehoben, gegebenenfalls durch einen Durchlaufen eines Schmiermittelreservoirs 430 mit einem dünnen Filmschmiermittel zumindest teilweise überzogen und dann in den Rücklaufbereich 260 eingeschleust. Nachdem sie diesen durchwandert haben, werden sie in den entsprechenden anderen Umlenkbereich 420 erneut umgelenkt, gegebenenfalls an einem weiteren Schmiermittelreservoir vorbeigeführt, um gegebenenfalls erneut die Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern 220 wenigstens teilweise mit einem Schmiermittelfilms zu überziehen, bevor sie wieder in den Lastbereich zwischen Laufbahn 200 und Gegenlaufbahn 230 der Profilschiene 120 eintreten.
-
Das oder die Schmiermittelreservoire 430 können beispielsweise ein poröses Material umfassen, welches – einem Schwamm gleichend – einen dünnen Schmiermittelfilm auf die Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern 220 aufbringt, wenn diese an dem entsprechenden Material entlang laufen.
-
3 zeigt darüber hinaus mehrere Gewindebohrungen 370 im Bereich der Bodenfläche 380 der Profilschiene 120, mit deren Hilfe die Profilschiene 120 an einem anderen Bauteil oder einer anderen Komponente befestigt werden kann.
-
4 zeigt eine 2 ähnliche Darstellung der Profilschienenführung 120, bei dem es sich jedoch um eine perspektivische Schnittdarstellung handelt. Genauer gesagt zeigt 4 eine Teilschnittdarstellung der Endplatte 390-1 und offenbar so in einer perspektivischen Darstellung den Umlenkbereich 420-1 für die Reihe von Wälzkörpern 220. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in 4 ein gegebenenfalls vorhandenes poröses Material des Schmiermittelreservoirs 430 nicht dargestellt.
-
4 zeigt darüber hinaus die weiteren Reihen von Wälzkörpern 310-2 und 310'-2, wie sie aus dem Führungswagen 130 in die Endplatte 390-1 eintreten. So illustriert 4, dass die Endplatten 390 auch für die weiteren Reihen von Wälzkörpern 310 entsprechende weitere Umlenkbereiche 440 umfasst.
-
Die 5 und 6 illustrieren eine Variation der Anzahl der Wälzkörperreihen 310 bzw. der weiteren Reihen von Wälzkörpern 310. Die 5 und 6 ähneln hierbei der Darstellung der 1, anhand derer der grundsätzliche Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Profilschienenführung 100 mit einem Profilschienenwagen 110 und einer Profilschiene 120 gemäß jeweils einem Ausführungsbeispiel erläutert wurde. Zur Verdeutlichung sind hierbei die jeweils vorhandenen und implementierten Reihen von Wälzkörpern 220, 310 jeweils schraffiert dargestellt.
-
So zeigt 5 die bereits in 1 gezeigten Situation, bei der insgesamt fünf Wälzkörperreihen, genauer gesagt die vier Kugelreihen 310-1, 310-2, 310'-1, 310'-2 sowie die Rollenreihe 220 implementiert sind. Im Unterschied hierzu zeigt 6 eine Variation, bei der lediglich drei Wälzkörperreihen, genauer gesagt die Rollen der Wälzkörperreihe 220 sowie die beiden unteren Kugelreihen 310-1 und 310-2 implementiert sind.
-
Mit der Reduzierung der Kugelreihen von vier Kugelreihen auf zwei Kugelreihen geht nicht nur eine Reduzierung der Belastbarkeit des Profilschienenwagens 110 entlang der in 5 und 6 nicht gezeigten Vertikalrichtung 190 einher, sondern es ist vielmehr ebenso zu beachten, dass aufgrund des Wegfalls des zweiten Paars der weiteren Reihen von Wälzkörpern 310' die kugelförmigen Wälzkörper nicht mehr in einer X- oder O-Konfiguration angeordnet sind, die insbesondere auch eine kippstabile Aufnahme von Kräften entlang der ebenfalls in den 5 und 6 nicht eingezeichneten Querrichtung 180 ermöglicht. Die in 6 gezeigte Konfiguration mit lediglich drei Wälzkörperreihen weist daher tendenziell eine geringere Belastbarkeit hinsichtlich horizontaler Kräfte, also hinsichtlich Kräfte entlang der Querrichtung 180 auf. Dies kann mit einer entsprechenden geringeren Belastbarkeit hinsichtlich von Momenten (im Sinne von Drehmomenten) einhergehen.
-
Eine solche Linearführung, wie das in 6 gezeigte System, ist daher statisch eindeutig bestimmt. Es stellt besonders für Steifigkeitsanforderungen in senkrechter Richtung, also entlang der in 6 nicht gezeigten Vertikalrichtung 190, eine in vielen Anwendungsfällen sehr gute Bauform dar.
-
Neben den in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispielen können auch beispielsweise „Mischformen“ dieser beiden Ausführungsformen zum Einsatz kommen. So kann ein Ausführungsbeispiel eines Profilschienenwagens 110 beispielsweise auch drei Kugelreihen bzw. weitere Reihe von Wälzkörpern 310 aufweisen, wenn beispielsweise bei Anwendungsfällen einseitige, seitliche Belastungen auftreten. Mit Hilfe eines solchen Ausführungsbeispiels können diese gegebenenfalls besser abfangen werden.
-
Selbstverständlich können entsprechend auch Ausführungsbeispiele mit fünf oder einer höheren ungeraden Zahl an weiteren Reihen von Wälzkörpern 310 implementiert werden. Diese können gegebenenfalls die Stabilität der Profilschienenführungen 100 mit vier oder einer höheren Zahl an weiteren Wälzkörperreihen 310 im Falle einseitig auftretender Belastungen verbessern.
-
Profilschienenführungen 100 gemäß Ausführungsbeispielen können ebenso wie Profilschienenwagen 110 oder Profilschienen 120 gemäß Ausführungsbeispielen im Bereich beliebiger Linearsysteme zum Einsatz kommen. Sie können beispielsweise zum Verfahren von Sensoren und/oder Aktoren oder auch zum Verfahren von anderen Bauteilen oder Baugruppen einer größeren Maschine oder Anlage verwendet werden. Ebenso kann gegebenenfalls auch eine nicht angetriebene Bewegung mithilfe entsprechender Komponenten realisiert werden, bei denen eine reine Führung der Linearbewegung im Vordergrund steht.
-
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, einen konventionellen Profilschienenwagen gegebenenfalls umzuarbeiten, um einen Profilschienenwagen 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel zu erhalten. Ein Verfahren zum Umarbeiten bzw. Herstellen eines Profilschienenwagens 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst so ein Bereitstellen eines Profilschienenwagens mit einem Mittelabschnitt und zwei sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Mittelabschnitt erstreckenden und einander im Wesentlichen gegenüberliegenden Schenkel, die mit dem Mittelabschnitt verbunden sind, sodass die Schenkel und der Mittelabschnitt eine zentrale Ausnehmung bilden, die derart ausgeformt ist, dass sie eine Profilschiene wenigstens teilweise U-förmlich umgreift, wenn der Profilschienenwagen auf einer Profilschiene angeordnet wird. Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Verfahrens umfasst ferner das Bereitstellen einer Laufbahn an dem Mittelabschnitt, die der Profilschiene zugewandt ist. Darüber hinaus umfasst es ferner ein Bereitstellen einer Reihe von Wälzkörpern, die bei einer Relativbewegung des Profilschienenwagens und der Profilschiene zueinander zwischen der Laufbahn des Profilschienenwagens und einer Gegenlaufbahn der Profilschiene abrollen. Die Laufbahn und die Wälzkörper der Reihe von Wälzkörpern sind hierbei derart ausgebildet, dass sie auf den Wälzkörpern der Reihe von Wälzkörpern entlang einer Berührungslinie aufliegen.
-
Bei Ausführungsbeispielen kann das Bereitstellen der Laufbahn gegebenenfalls ein Härten eines Abschnitts des Mittelabschnitts des Profilschienenwagens und/oder ein Schleifen oder Nachschleifen des Abschnitts umfassen. Das Härten kann beispielsweise ein Einsatzhärten, ein Flammhärten oder ein Induktivhärten des Abschnitts umfassen.
-
Ein solches Ausführungsbeispiel eines Verfahrens kann ferner einen Schaffen einer Nut 270 umfassen, das beispielsweise ein Fräsen der Nut 270 in dem Profilschienenwagen 110 oder in einem Führungswagen 130 des Profilschienenwagens 110 entlang der Erstreckungsrichtung umfasst. Optional kann das Bereitstellen der Nut 270 ferner ein Härten, also beispielsweise ein Einsatzhärten, ein Induktionshärten oder ein Flammhärten und/oder ein Schleifen oder Nachschleifen der Nut umfassen. Ebenso optional kann ein Ausführungsbeispiel eines solchen Verfahrens ein Bereitstellen einer Abdeckung 290 umfassen.
-
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung von Ausführungsbeispielen in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und – soweit sich nicht aus der Beschreibung etwas anderes ergibt – beliebig miteinander kombiniert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Profilschienenführung
- 110
- Profilschienenwagen
- 120
- Profilschiene
- 130
- Führungswagen
- 140
- Mittelabschnitt
- 150
- Schenkel
- 160
- zentrale Ausnehmung
- 170
- Erstreckungsrichtung
- 180
- Querrichtung
- 190
- Vertikalrichtung
- 200
- Laufbahn
- 210
- Symmetrieebene
- 220
- Reihe von Wälzkörpern
- 230
- Gegenlaufbahn
- 240
- Deckfläche
- 250
- Seitenfläche
- 260
- Rücklaufbereich
- 270
- Nut
- 280
- Oberfläche
- 290
- Abdeckung
- 300
- Montagefläche
- 310
- weitere Reihe von Wälzkörpern
- 320
- weiteren Laufbahnen
- 330
- Bohrung
- 340
- Rücklaufbereich
- 350
- Rückhalteelement
- 360
- weitere Gegenlaufbahn
- 370
- Gewindebohrung
- 380
- Bodenfläche
- 390
- Endplatte
- 400
- Schmiermittelnippel
- 410
- Befestigungsbohrungen
- 420
- Umlenkbereich
- 430
- Schmiermittelreservoir
- 440
- weiterer Umlenkbereich
