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Vorliegende Erfindung betrifft eine Linearführung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
EP 1 972 806 ist eine Linearführung bekannt, die zwei in Längsrichtung gegeneinander verschiebbare Führungsschienen mit einander zugewandten Laufbahnen aufweist. Dabei sind zwischen den einander zugewandten Laufbahnen Wälzkörper angeordnet, die in einem zwangsgeführten Käfig angeordnet sind, wobei zur Zwangsführung des Käfigs mindestens ein Zahnrad vorgesehen ist, das mit dem Käfig verbunden ist und das in zahnstangenartige an den Führungsschienen ausgebildete Elemente eingreift. Die Linearführung ist weiterhin in Kreuzrollentechnik ausgebildet, das bedeutet, dass die Führungsschienen ein im Querschnitt V-förmiges Profil aufweisen, wobei die V-förmige Nut als Abrollbahn für die über Kreuz angeordneten Wälzkörper ausgebildet ist. Um eine Zwangsführung des Käfigs zu erreichen, sind weiterhin die zahnstangenartigen Elemente in einem Nutboden der V-förmigen Nut angeordnet und können beispielsweise mittels eines elektrochemischen Herstellungsprozesses aus dem Grundmaterial herausgeätzt werden. Dadurch können auch Linearführungen mit sehr kleinen Abmessungen bereitgestellt werden.
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Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, dass die Verzahnung, die im Schienengrund eingebracht ist, nur einen geringen nominellen Abstand zu den Wälzkörpern aufweist. Bei einer Linearbewegung der Wälzkörper entlang dieser Übergangszone können sich die Verformungsverhältnisse geringfügig periodisch ändern, was messtechnisch als Reibkraftschwankung oder Vibration nachgewiesen werden kann. Weiterhin ist nachteilig, dass der elektrochemische Herstellungsprozess, der sogenannte Precise Electronic Machining Process (PEM-Prozess) lange Prozesszeiten benötigt und die Arbeitsraumabmessung die maximale Fertigungslänge einer Führungsschiene begrenzt.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist deshalb, eine Linearführung bereitzustellen, die einen geringen Einfluss auf das Abrollverhalten der Wälzkörper aufweist und leicht und in beliebiger Länge fertigbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Linearführung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Im Folgenden wird eine Linearführung mit zwei in Längsrichtung gegeneinander verschiebbaren Führungsschienen, die einander zugewandte Laufbahnen aufweisen, vorgestellt. Dabei sind zwischen den einander zugewandten Laufbahnen Wälzkörper angeordnet, die in einem zwangsgeführten Käfig angeordnet sind. Zur Zwangsführung des Käfigs ist weiterhin mindestens ein Zahnrad vorgesehen, das mit dem Käfig verbunden ist und das in zahnstangenartige an den Führungsschienen ausgebildete Elemente eingreift. Um das Abrollverhalten der Wälzkörper im Linearkäfig nicht zu beeinflussen und damit die Abrollqualität zu verbessern, ist vorgesehen, dass an zumindest einer, vorzugsweise aber an beiden, der Führungsschienen an einer Seite der Laufbahn eine Auskragung vorgesehen ist, die sich in Richtung der anderen Führungsschiene erstreckt und an der das zahnstangenartige Element ausgebildet ist. Dadurch wird die Verzahnung aus dem für die Ablaufqualität sensiblen Bereich im Schienengrund in den Spalt zwischen den beiden gepaarten Führungsschienen verlegt und beeinflusst somit nicht mehr das Abrollverhalten der Wälzkörper im Linearkäfig. Dadurch werden Gleichlauf, Reibungskonstanz und Schwingungsverhalten weiter verbessert.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das mindestens eine zahnstangenartige Element integral mit der Führungsschiene ausgebildet. Dazu kann einseitig an der Führungsschiene eine Materialanhäufung vorgesehen werden, die dann bearbeitet wird, um das zahnstangenartige Element auszubilden. Diese einseitige Materialanhäufung kann beispielsweise durch ein entsprechend geändertes Ziehwerkzeug für den Schienenrohkörper hergestellt werden, so dass der Schienenrohkörper einseitig eine Erhöhung aufweist.
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Alternativ kann jedoch auch die Auskragung selbst, die beispielsweise über diese einseitige Materialanhäufung hergestellt ist, lediglich als Träger für eine Zahnstange ausgebildet sein.
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Bei beiden Möglichkeiten ist bevorzugt, dass aufgrund der vorgesehenen Auskragung, die als zahnstangenartiges Element ausgebildet ist oder ein solches trägt, eine Endlosführungsschiene herstellbar ist, die keine Längenbegrenzungen, wie beispielsweise aufgrund der Arbeitsraumabmessungen bei einem PEM-Prozess, aufweist. Die Ausbildung des zahnstangenartigen Elements kann dabei während der Weichbearbeitung der Führungsschiene erfolgen. Dadurch können die Prozesszeiten deutlich reduziert werden und kontinuierlich durchgeführt werden.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind an der Auskragung Aussparungen ausgebildet, die mit Zähnen des Zahnrads zusammenwirken. Diese Aussparungen können beispielsweise mittels eines Verzahnfräsverfahrens oder eines Verzahnstoßverfahrens in die Auskragung eingearbeitet werden. Diese Verfahren erfolgen während der Weichbearbeitung und können somit quasi endlos in das Führungsschienenmaterial eingearbeitet werden. Anschließend können die Führungsschienen gehärtet oder oberflächenbeschichtet oder sonstigen Nachbearbeitungsschritten zugeführt werden. Insgesamt kann somit eine besonders schnelle Herstellung beliebig langer Führungsschienen bereitgestellt werden.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weisen die Führungsschienen jeweils eine zum Gegenüberliegen vorgesehene im Querschnitt V-förmige Nut auf, deren Nutwände als Laufbahnen ausgebildet sind. Gerade bei derartig ausgebildeten Laufbahnen ist eine Anordnung der Verzahnung in Nutgrund für die Abrollqualität sehr ungünstig, da die Verzahnung nur einen geringen nominellen Abstand zu den Wälzkörpern aufweist. Dadurch wird das Abrollverhalten der Wälzkörper nachteilig beeinflusst, und Gleichlauf, Reibungskonstanz und Schwingungsverhalten beeinträchtigt. Durch die Verlegung der Verzahnung in den Spalt zwischen den beiden gepaarten Führungsschienen, der über die seitlich an den Laufbahnen angeordnete Materialanhäufung bzw. Auskragung erreicht wird, können diese Nachteile behoben werden.
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Wie oben schon erwähnt, ist eine Verlegung der Verzahnung aus dem sensiblen Bereich im Schienengrund in den Spalt zwischen den gepaarten Führungsschienen ganz allgemein bei Führungsschienen von Vorteil, deren Wälzkörper in Kreuzrollentechnik an den Laufbahnen der Führungsschienen abrollen. Die Wälzkörper selbst können Wälzkörper mit Linienberührung, beispielsweise Zylinderrollen, oder Wälzkörper mit Punktberührung, beispielsweise Kugeln, sein. Beide Arten können in Kreuzrollentechnik angeordnet sein.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
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Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittansicht durch eine Führungsschiene eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Linearführung;
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2: eine schematische erste Schnittansicht durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Linearführung; und
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3: eine schematische zweite Schnittansicht durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Linearführung.
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Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch eine Einzelführungsschiene 1 einer in den 2 und 3 in verschiedenen Schnittansichten dargestellten Linearführung 100, wobei die Linearführung 100 zwei gepaarte Einzelführungsschienen 1-1 und 1-2 umfasst. Wie den 1 bis 3 zu entnehmen, ist die Führungsschiene 1 als eine im Querschnitt ein V-förmiges Nutprofil aufweisende Führungsschiene 1 ausgebildet. An der V-förmigen Nut 2 sind seitlich Laufbahnen 4-1 und 4-2 angeordnet, an der Wälzkörper 6 abrollen. Zwei derartig ausgebildete Führungsschienen 1-1, 1-2 liegen, wie in den 2 und 3 dargestellt, einander gegenüber, so dass die Wälzkörper 6 die Laufbahnen 4-1, 4-2, 4-3 und 4-4 kontaktieren und an ihnen abrollen.
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Die Wälzkörper 6 wiederum sind in einem hier nicht dargestellten Lagerkäfig angeordnet und werden über den Lagerkäfig zwangsgeführt.
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Dazu ist, wie 3 darstellt, zwischen den Wälzkörpern 6 ein Zahnrad 8 angeordnet, das mit Zähnen 9 in zahnstangenartige Elemente 10 eingreift.
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Die zahnstangenartigen Elemente 10 sind wie insbesondere den 1 und 2 zu entnehmen, seitlich der Laufbahn 4-2 bzw. 4-4 angeordnet und bilden Auskragungen 11, die sich in Richtung der jeweils anderen Führungsschiene erstrecken. Somit sind sie aus einem Bereich eines Schienengrunds 12 in einen Spalt 14 zwischen den Schienen 1-1 und 1-2 verlagert. Dadurch ist die Verzahnung aus dem für die Abrollqualität der Wälzkörper 6 an den Laufflächen 4 sensiblen Bereich im Schienengrund 12 in den Spalt 14 zwischen die gepaarten Führungsschienen 1-1 und 1-2 verlegt worden und beeinflusst somit nicht mehr das Abrollverhalten der Wälzkörper 6 im Linearkäfig. Dadurch werden Gleichlauf, Reibungskonstanz und Schwingungsverhalten verbessert.
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Wie insbesondere 1 zu entnehmen ist, ist das zahnstangenartige Element 10 zudem frei von außen zugänglich, so dass die Verzahnung 10 während der Weichbearbeitung der Linearführung 100 bereitgestellt werden kann. Dazu können die üblichen Verfahren, wie beispielsweise Verzahnfräsen oder Verzahnstoßen zum Einsatz kommen. Erst nach Ausbildung des zahnstangenartigen Elements 10 werden dann die weiteren Herstellungsschritte zum Bereitstellen der Führungsschiene 1 bzw. der Linearführung 100 ausgeführt. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn das zahnstangenartige Element 10 aus einer an der Führungsschiene 1 ausgebildeten Materialanhäufung hergestellt wird. Dadurch können auch beliebig lange Führungsstangen hergestellt werden. Die Längenbegrenzung aufgrund der Verwendung eines PEM-Prozesses (Precise Electrolytic Machining), der für die Ausbildung von Verzahnungselementen im Schienengrund 12 notwendig ist, kann somit überwunden werden.
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Insgesamt kann mit der vorstehend beschriebenen Linearführung eine Linearführung bereitgestellt werden, die ein verbessertes Abrollverhalten aufweist und die einfacher zu fertigen ist. Grund dafür ist, dass die Verzahnung aus dem sensiblen Bereich im Schienengrund in den Spalt zwischen den beiden gepaarten Führungsschienen verlegt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Führungsschiene
- 2
- V-förmige Nut
- 4
- Laufbahn
- 6
- Wälzkörper
- 8
- Zahnrad
- 9
- Zähne
- 10
- zahnstangenartiges Element
- 11
- Auskragungen
- 12
- Schienengrund
- 14
- Spalt
- 100
- Linearführung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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