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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laufrollenwageneinheit einer Laufrollenführung.
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Aus
DE 10 2006 031 704 A1 und der
DE 10 2008 016 400 A1 beispielsweise sind Laufrollenführungen bekannt geworden, bei jeweils der Laufrollenwagen auf einer Führungsschiene über vier Rollen längsverschieblich gelagert ist. Der Tragkörper weist zwei jeweils von zwei Laufrollen gebildete Laufrollenpaare auf. Die Führungsschiene ist zwischen den beiden Laufrollenpaaren angeordnet. Die beiden Laufrollen eines jeden Laufrollenpaares sind in den Laufrichtungen des Laufrollenwagens hintereinander angeordnet. Zwischen den beiden Laufrollen eines Laufrollenpaares ist ein Schmiermittelelement angeordnet, das in Schmierkontakt mit dem Laufrollenpaar steht. Gegenüber der
DE 93 19 226 U1 werden bei den oben genannten Anmeldungen jeweils beide Laufrollen des Paares geschmiert.
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Die Schmierelemente sind jeweils auch als Nachschmiereinheit ausgebildet. Bei der
DE 10 2006 031 704 A1 ist ein Gehäuse um die Einheit gebildet, die
DE 10 2008 016 400 A1 kommt dagegen ohne Gehäuse aus. Der Schmierstoff wird in allen Fällen auf die Laufrollen und damit auf die Führungsschienen abgegeben. Stand der Technik ist in anderen Fällen auch, dass die Führungsschienen in bestimmten Intervallen geschmiert werden. Weiterhin sind Schmiersysteme bekannt, die mit einem ölgetränkten Schmierfilz arbeiten. Der Filz steht unter leichtem Federdruck und ist an das Profil der Führungsschiene angepasst. Der Filz kann in einem Kunststoffbehälter untergebracht sein und der Kunststoff kann auch gleich als Schmutzabstreifer dienen. Allen Lösungen gemein ist es, dass der Schmierstoff auf die Führungsbahn aufgebracht wird. Die Führungsbahn ist bei Linearführungen der beschrieben Art praktisch immer offen liegend und der Verschmutzung besonders ausgesetzt.
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Dadurch verschmutzt der Schmierfilz sehr schnell und es gelangen Partikel zwischen Laufrolle und Führungsbahn wodurch sich der Verschleiß und der Laufwiderstand erhöhen.
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Die Schmierstoffschicht wird außerdem durch Abstreifer von der Führungsbahn abgestrichen und kontaminiert so die Umgebung. Sollte die Schmiereinheit nur auf einer Seite der Lagereinheit sitzen, dann ist die Schmierwirkung in der entgegengesetzten Laufrichtung überhaupt nicht gegeben und nur durch Schmierstoffreste erfolgt eine Schmierung oder die Schmierung ist zumindest vorübergehend nicht mehr gegeben mit drastischem Verschleiß und vorzeitigem Ausfall der Führung. Um diesem Verhalten zu begegnen, wird oft mehr Schmierstoff aufgebracht, wodurch die Umgebung noch stärker kontaminiert wird.
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Bei den beschriebenen Laufrollenführungseinheiten ist auch gemein, dass die Laufrollen sich gegenüberliegend an den Führungen befinden. Diese Führungssysteme mit Wellen benutzen einen sogenannten gotischen Bogen mit zwei Auflagepunkten, um auch seitliche Kräfte aufnehmen zu können. Die Tragrollen sind mit Schrägkugellager oder Kegelrollenlager ausgeführt, um die Axialkräfte aufzunehmen. Diese Bauart hat zwei gravierende Nachteile. Die Laufrolle wird radial und axial belastet und hat dadurch eine reduzierte Steifigkeit. Die Achsen der meist fliegend gelagerten Laufrollen erfahren stake Biegung und sind daher zusätzlich elastisch. Insgesamt ist die Lagerung sehr weich und für präzise Führungen daher ungeeignet. Auf Grund der seitlichen Zweipunktauflage ergeben sich starke Relativbewegungen. Durch Hertzsche Pressung entsteht unter Belastung eine Druckfläche mit unterschiedlichen Abständen zur Drehachse. Es entsteht beim Abrollen eine Gleitbewegungen mit erhöhtem Verschleiß. Dies benötigt auch den vermehrten Einsatz von Schmierstoff.
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Aufgabe der Erfindung war es daher, eine Laufrollenwageneinheit nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 anzugeben, bei der die Laufrollen optimal angeordnet sind um die Kräfte entsprechend aufzunehmen, den Schmierungsaufwand zu reduzieren und den Schmierstoff so aufzubringen, dass dieser nur dort zum Einsatz kommt wo er benötigt wird, nämlich auf den Bereichen in dem sich die Laufrollen befinden. Außerhalb der Laufrollenwageneinheit befindet sich kein Schmierstoff auf der Führung, so dass auch keine Kontaminierung der Umgebung stattfindet. Aufgrund der Doppeldichtung gelangen auch keine Fremdkörper von außen in die Laufrollenwageneinheit.
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Beim Stand der Technik wird die Laufrolle radial und axial belastet und hat dadurch eine reduzierte Steifigkeit. Anders als bei den bekannten Laufrollenführungen sind die Laufrollen deshalb X-förmig angeordnet. Die Lagerung muss keine Axialkräfte aufnehmen und hat damit als weiteren Effekt eine höhere Tragfähigkeit und Steifigkeit. Besonders vorteilhaft sind Wälzlager deren Wälzkörper mit Linienbelastung arbeiten, wie Nadel- oder Zylinderrollenlager in Verbindung mit Achsen, die beidseitig gelagert sind und dadurch hohe Steifigkeit aufweisen. Durch diese Maßnahmen ergibt sich zwangsläufig auch eine Erhöhung der Tragzahl. Was sich auch positiv im Schmiermittelverbrauch auswirkt. Ein weiterer besonderer Vorteil der Bauweise besteht darin, dass sich die Laufrolle auf der Welle ausrichten kann und keine axiale Fixierung der Laufrolle nötig ist. Die axiale Fixierung von z. B. Nadellager im Stand der Technik erfolgt durch Anlaufscheiben und kann erhebliche Gleitreibung und Schwergängigkeit hervorrufen. Die verwendeten Wellen als Führungselement sind besonders günstig herstellbar und dabei präzise und verschleißfest. Die Laufform der Laufrolle wird besonders vorteilhaft als Radius ausgeführt, der nur so viel größer als der Radius der Laufwelle ausgeführt ist, dass bei maximaler Belastung eine Druckfläche entsteht, die sich gleichmäßig auf die ganze Breite der Rolle verteilt. Da die Druckfläche im Wesentlichen parallel zur Achse liegt, entsteht nur eine geringe Geschwindigkeitsdifferenz und die Reibung und der Verschleiß sind gering, was auch geringeren Schmierbedarf zur Folge hat.
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Ein separates Schmierstoffreservoir außerhalb der Laufrollenwageneinheit ist nicht nötig, da das Reservoir innerhalb der Einheit völlig ausreichend ist und aufgrund des durch die Bauart bedingten geringen Schmiermittelbedarfs nicht sehr groß sein muss. Auf einfachste Weise kann Schmierstoff in das Reservoir hineingebracht werden. Es kann auch dazu ein Schmiernippel verwendet werden oder es ist auch auf einfachste Weise ein Anschluss an eine Zentralschmierung möglich. Auch über eine Bohrung im Schmierdeckel kann das Schmierelement mit Schmierstoff getränkt werden und durch zwei Bohrungen im Tragkörper ist das Schmierelement mit den Laufrollen in Kontakt ist. Der Schmiereinsatz ist elastisch und maßlich so ausgeführt, dass die zylindrischen Schmierstücke dauerhaft mit leichtem Druck auf die Rollen drücken. Die Stirnseiten der zylindrischen Schmierstücke weisen die genaue Form der Laufrollenlaufbahnkontur auf und schmiegen sich gleichmäßig an. Dadurch ist die gleichmäßige Übertragung des Schmierstoffs sichergestellt. Durch die Bauart bleibt auch der Schmierstoff für die Lagerung der Laufrollen im geschlossenen System. Das Schmierelement ist in der Lage Schmierstoff aufzunehmen und an den Schmierstellen wieder abzugeben. Geeignet sind hierfür poröse, saugfähige, offenzellige Werkstoffe.
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Die Laufrollenwageneinheit besteht aus einem Tragkörper in dem die Laufrollen geschützt sitzen. Abdichtelemente an beiden Stirnseiten und an den Längsseiten mit zum Beispiel aufgespritzten elastischen Abstreifern verhindern das Eindringen von Schmutz. Durch die Stirn- und Längsabdichtung wird der Schmierstoff in der Laufrollenwageneinheit gehalten. Die Lösung trennt Schmieren und Abdichten in zwei getrennte Einheiten, die jede für sich an der effizientesten Stelle arbeiten. Die Laufrollen übertragen nur einen geringen Teil des Schmierstoffs auf die Laufbahn der Führungswellen. Dadurch tritt kaum Schmierstoff aus der Führung aus, die Kontamination der Umgebung ist deutlich geringer als bei den bisher bekannten Schmiersystemen. Der Schmierstoffverbrauch ist für das ganze System deutlich geringer. Das schont die Umwelt und spart kostbare Ressourcen. Die Abdichtung stirnseitig mit Doppeldichtlippe ist aus einem elastischen Material gefertigt. Es kann kein Schmutz in das Gehäuse eindringen. Die beidseitige Längsdichtung schließt das Gehäuse zur Welle seitlich ab. Die Stirn- und Längsabdichtung kann aus getrennten Teilen bestehen oder auch aus einem einzigen Teil. Da in das Lagergehäuse kein Schmutz eindringen kann bleibt das Schmierelement sauber. Der Aufwand und die Kosten für die Dicht- und Schmierlösung sind dabei sehr gering.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt sechs Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Laufrollenwageneinheit mit einer Führung in perspektivischer Darstellung,
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2 eine Ansicht von unten ohne Führung in perspektivischer Darstellung,
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3 einen Schnitt entlang der Linie A-A aus 1.
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4 einen Schnitt entlang der Linie B-B aus 1 ohne Führung.
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5 einen Schnitt entlang der Linie B-B aus 1 mit Führung.
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6 einen Schnitt entlang der Linie A-A aus 1 in einer beispielhaften Ausführung zur Darstellung der X-förmigen Anordnung der Laufrollen.
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1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Laufrollenwageneinheit 1, die auf einer Führung 2 längsverschieblich gelagert ist. Der Laufrollenwagen weist einen Tragkörper 3 auf in und an dem alle erforderlichen Bauteile befestigt sind. Ein Schmiermittelanschluss 4 ist leicht zugänglich angebracht. In der beispielhaften Darstellung ist lediglich die Bohrung zum Einbringen des Schmiermittels dargestellt.
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2 zeigt eine Ansicht der Laufrollenwageneinheit 1 von unten ohne Führung. Zwei äußere Deckel 10 wie auch Halteplatten 11 sind am Tragkörper 3 befestigt, wobei bei dieser Ausführung nur der vordere Deckel 10 an seiner Oberseite einen Schmiermittelanschluss 4 besitzt. Die Laufrollen 7 sind in den Tragkörper 3 integriert und über Achsen 15 geführt, die als Schraubbolzen ausgebildet sind. Eine Stirnabdichtung 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel in beiden Deckeln 10 angebracht. Zwei Längsabdichtungen (Dichtlippen?) 6 sind am Tragkörper 3 befestigt können aber auch als ein gemeinsames Einzelteil ausgeführt werden.
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3 zeigt einen Querschnitt durch die Laufrollenwageneinheit 1 mit Tragkörper 3 und Halteplatte 11. Hier ist die V-förmige Anordnung der Laufrollen 7 dargestellt, die einen Winkel von 90° oder etwa 90° miteinander einschließen. In Kombination mit einer gegenüberliegenden Laufrollenwageneinheit 1 (vgl. 6) wird diese Anordnung zu einer X-förmigen Anordnung. Die Laufform der Laufrollen 7 ist besonders vorteilhaft als Radius ausgeführt, der nur so viel größer als der Radius der Führung 2 ausgeführt ist, dass bei maximaler Belastung eine Druckfläche entsteht, die sich gleichmäßig auf die ganze Breite der Rolle verteilt. Die Laufrollen 7 sind auf einem Laufrollenlager 8 gelagert. Ein besonderer Vorteil der Bauweise besteht darin, dass sich die Laufrolle 7 auf der Führung 2 ausrichten kann (wodurch wird dies erreicht?) und keine axiale Fixierung der Laufrolle 7 nötig ist. Die Laufrollenlager-Schmierung 9 ist als ein Beispiel dargestellt und zeigt auf, dass der Schmierstoff für die Laufrollenlager 8 mittels Stirnabdichtung 5 und Längsabdichtung 6 in der Laufrollenwageneinheit 1 bleibt.
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4 zeigt einen Längsschnitt durch die Laufrollenwageneinheit 1 mit Tragkörper 3 und Halteplatte 11. Ein Schmierelement 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel einseitig in einem Deckel 10 untergebracht. Der zweite Deckel 10 weist in diesem Fall kein Schmierelement 14 auf. Außerdem sind noch die Laufrolle 7 und das Laufrollenlager 8 dargestellt. Im Schnitt ist die Stirnabdichtung 5 mit beidseitigen Dichtlippen dargestellt die zur einen Seite das Schmiermittel in der Laufrollenwageneinheit 1 halten, zur anderen Seite aber Fremdpartikel am Eindringen in die Laufrollenwageneinheit 1 hindern.
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5 zeigt den gleichen Schnitt wie aus 1 aber mit der Führung 2.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem die beiden Tragkörper 3 verbindenden Verbindungselement 13 und einen Führungstragkörper 12 (kann dieser mit dem unteren Tragkörper überlappen?) als eine mögliche Einheit. Damit ist die X-förmige Anordnung der Laufrollen 7 geschaffen, bei der alle benachbarten Laufrollen einen Winkel von 90° einschließen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Laufrollenwageneinheit
- 2
- Führung
- 3
- Tragkörper
- 4
- Schmiermittelanschluss
- 5
- Stirnabdichtung
- 6
- Längsabdichtung
- 7
- Laufrolle
- 8
- Laufrollenlager
- 9
- Laufrollenlager-Schmierung
- 10
- Deckel
- 11
- Halteplatte
- 12
- Führungs-Tragkörper
- 13
- Verbindungselement
- 14
- Schmierelement mit Reservoir
- 15
- Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006031704 A1 [0002, 0003]
- DE 102008016400 A1 [0002, 0003]
- DE 9319226 U1 [0002]
