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Die Erfindung betrifft einen Führungswagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine mit einem derartigen Führungswagen ausgeführte Linearführung.
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Derartige, in dem Dokument
EP 2 952 761 B1 offenbarte, Linearführungen werden beispielsweise verwendet, um einen Werkstücktisch einer Werkzeugmaschine entlang den jeweils vorgesehenen Achsen zu führen. Üblicherweise hat eine Linearführung eine Führungsschiene, entlang der ein beispielsweise den Werkstücktisch tragender Führungswagen verfahrbar ist. Zur Führung des Führungswagens entlang der Führungsschiene sind in Umlaufräumen des Führungswagens Wälzkörperschleifen vorgesehen, die derart ausgeführt sind, dass eine tragende Wälzkörperreihe in gleichzeitigem Führungseingriff mit einer tragenden Laufbahn der Führungsschiene und einer tragenden Laufbahn des Führungswagens steht. In einer Kopfbaugruppe des Führungswagens sind Umlenkbögen für die Wälzkörper vorgesehen, über die eine Verbindung zu einem Rücklaufkanal des Umlaufraums hergestellt ist, so dass die Wälzkörper, vorzugsweise Kugeln, von der vorbeschriebenen tragenden Laufbahn zwischen der Führungsschiene und den Führungswagen über eine Umlenkung in den Rücklaufkanal und von dort über die andere Umlenkung zurück zur tragenden Laufbahn geführt sind. Anstelle der vorzugsweise verwendeten Kugeln können als Wälzkörper auch Rollen, Tonnen, Nadeln oder andere geeignete Bauformen verwendet werden.
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Bei derartigen Lösungen kann es im Übergangsbereich zu den Umlenkungen in den Kopfbaugruppen aufgrund der hohen Geschwindigkeiten der Wälzkörper am Rücklaufkanal zu einer Spanbildung (Bart) kommen, die sich negativ auf die Lebensdauer des Führungswagens auswirkt.
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Zur Vermeidung dieses Nachteils kann in den Rücklaufkanal gemäß der
US 6,712,511 B2 eine ein- oder mehrteilige Hülse eingesetzt werden, die aus einem Sintermaterial besteht, in dessen Porenvolumen ein Schmierstoff gespeichert ist. Da die ein- oder mehrteilige Hülse Teil der Schmierstoffversorgung ist, müssen sich die Hülsen auch entlang des gesamten Rücklaufkanals erstrecken. Zudem ist diese Lösung kostenintensiv, da die Hülsen aus Sintermaterial hergestellt werden müssen.
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Das Dokument
EP 0 643 233 B1 zeigt eine Lösung, bei der Positionierringe einstückig mit einer inneren Umlenkung ausgeführt sind, wobei die innere Umlenkung im Bereich einer Kopfbaugruppe ausgeführt ist und die einstückig daran ausgebildeten Positionierringe in die Mündungen des Rücklaufkanals eintauchen.
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In der
EP 0 971 140 B1 sind derartige Positionierringe einstückig mit einer Zwischenplatte der Kopfbaugruppe ausgeführt.
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Nachteilig bei den beiden vorbeschriebenen Lösungen ist, dass durch die Integration der Positionierringe in Komponenten der Kopfbaugruppen zum einen ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand erforderlich ist und zum anderen eine Nachrüstung von Führungswagen zur Vermeidung der eingangs geschilderten Nachteile nicht oder nur sehr aufwendig realisierbar ist.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Führungswagen und eine damit ausgeführte Linearführung zu schaffen, bei der ein Verschleiß im Bereich des Rücklaufkanals mit geringem Aufwand vermieden werden kann.
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Diese Aufgabe wird im Hinblick auf den Führungswagen durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf die Linearführung durch die Merkmalskombination des nebengeordneten Patentanspruchs 12 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der erfindungsgemäße Führungswagen hat zumindest einen Umlaufraum, in dem eine Vielzahl von Wälzkörpern umlaufend geführt ist. Jeder Umlaufraum hat einen in einem Wagenhauptkörper ausgebildeten Rücklaufkanal, der in Umlenkungen mündet, die in beidseitig an den Wagenhauptkörper angesetzte Kopfbaugruppen ausgebildet sind. Erfindungsgemäß sind in den Mündungsbereich des Rücklaufkanals, das heißt, in den zu den Kopfbaugruppen hinweisenden Endabschnitten des Rücklaufkanals etwa zylinderförmige Hülsen bündig eingesetzt, deren Axiallänge wesentlich geringer ist als die Länge des Rücklaufkanals.
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Erfindungsgemäß werden somit zwei vergleichsweise einfach aufgebaute Hülsen mit geringer Axiallänge verwendet, die es ermöglichen, die eingangs geschilderte Problematik aufgrund der Bartbildung im Mündungsbereich durch Nachrüstung auch bei bereits vorhandenen Führungswagen im Rahmen einer Inspektion oder dergleichen auszuräumen. Der vorrichtungs- und montagetechnische Aufwand ist aufgrund des einfachen Aufbaus der Hülsen minimal.
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Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn die Axiallänge der Hülsen größer ist als der halbe Wälzkörperdurchmesser und/oder kleiner als der zweifache Wälzkörperdurchmesser, vorzugsweise kleiner als das 1,25-fache des Wälzkörperdurchm essers.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Wandstärke der Hülsen im Vergleich zum Wälzkörperdurchmesser sehr gering ausgeführt. Dabei wird es bevorzugt, wenn das Verhältnis der Wandstärke der Hülse zum Wälzkörperdurchmesser größer als 0,04 und/oder kleiner als 0,20 ist.
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Zur Lagefixierung der Hülsen können diese mündungsseitig mit einem den Durchmesser zumindest abschnittsweise vergrößernden Bund ausgeführt sein.
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Dabei wird es bevorzugt, wenn sich dieser Bund nur über einen Umfangsabschnitt der Hülse erstreckt und somit eine etwa zungenförmige Kontur aufweist.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind im Mündungsbereich des Rücklaufkanals Senkungen vorgesehen, in die die Hülse bündig eintaucht.
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In dem Fall, in dem die Hülse mit einem Bund ausgeführt ist, kann auch eine entsprechende Bundeinsenkung zur Aufnahme des Bundes vorgesehen sein.
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Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Abmessungen der Senkung bzw. der Bundeinsenkung etwas kleiner als die entsprechenden Abmessungen der Hülse bzw. des Bunds ausgeführt, so dass diese mit Presspassung in der Senkung aufgenommen sind.
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Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn die Erstreckung des Bunds in Radialrichtung geringer als die Wandstärke der Hülse ist, so dass der Bund nur wenig Bauraum in Anspruch nimmt.
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Die Nachrüstung ist besonders einfach, wenn die Hülse aus einem elastischen Material, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial besteht, dessen Elastizität so gewählt ist, dass die Hülse mit Presspassung aufgenommen ist.
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Der Umlauf der Wälzkörper ist verbessert, wenn der Innendurchmesser der Hülse dem Innendurchmesser des Rücklaufkanals oder der Umlenkung entspricht.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Linearführung;
- 2 eine Einzeldarstellung eines Wagenhauptkörpers eines Führungswagens;
- 3 ein Detail A des Wagenhauptkörpers gemäß 2;
- 4 ein Detail B des Wagenhauptkörpers gemäß 2;
- 5 eine dreidimensionale Darstellung einer Hülse gemäß den 2 und 3 und
- 6 eine Seitenansicht der Hülse gemäß 5.
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In
1 ist der Grundaufbau einer Linearführung
1 dargestellt. Dementsprechend hat diese eine Führungsschiene
2, die bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem Doppel-T-Profil ausgeführt ist. Entlang dieser Führungsschiene
2 ist ein Führungswagen
4 verfahrbar. Dieser hat einen Wagenhauptkörper
6, an den beidseitig eine Endplatte oder eine Kopfbaugruppe
8,
10 angesetzt ist. Der Führungswagen
4 ist als Kugelführungswagen ausgeführt, in dem zwei Wälzkörperschleifen mit umlaufenden Wälzkörpern, im vorliegenden Fall Kugeln ausgeführt sind. Diese Kugeln rollen an einer Laufbahn
12 der Führungsschiene
2 und einer zugeordneten tragenden Laufbahn (in
1 nicht sichtbar) des Führungswagens
4 ab. Für die rücklaufenden Kugeln ist bei jeder Wälzkörperschleife (Umlaufraum) ein Rücklaufkanal vorgesehen. Die Umlenkung der im Umlaufraum geführten Kugeln erfolgt mittels Umlenkungen, die im Wesentlichen in den beiden Kopfbaugruppen
8,
10 ausgebildet sind. Hinsichtlich Details einer derartigen Wälzkörperführung wird der Einfachheit halber auf die eingangs diskutierten Druckschriften
EP 2 952 761 B1 ,
EP 0 643 233 B1 und
EP 0 971 140 B1 verwiesen.
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2 zeigt eine Einzeldarstellung des Wagenhauptkörpers 6, dieser hat ein entsprechend des Profils der Führungsschiene 2 ausgebildetes Führungsprofil 14, an dem führungswagenseitige Teile von Traglaufbahnen, im Folgenden Laufbahnen 16, 18, 20, 22 genannt, ausgebildet sind.
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Das Profil der Laufbahnen
16,
18,
20,
22 ist entsprechend der Geometrie der Wälzkörper ausgebildet. Bei dem in
2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird jeweils ein Teilbereich
16a,
18a,
20a,
22a der vorgenannten Laufbahnen
16,
18,
20,
22 an einer Laufbahneinlage
17 bzw.
19 ausgebildet, die als Profilkörper in eine etwa V-förmige Aufnahme
21 bzw.
23 des Führungsprofils
14 ausgebildet ist. Der in der jeweiligen Laufbahneinlage
17,
19 ausgebildete Laufbahnabschnitt
16a,
18a,
20a,
22b ergänzt sich dann mit einem im Führungsprofil
14 ausgebildeten, jeweils benachbarten Laufbahnabschnitt
16b,
18b,
20b,
22b zu der jeweiligen verrundeten Laufbahn
16,
18,
20 bzw.
22. Das sich dabei einstellende Traglaufbahnprofil ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Hohlkehle mit einem etwa halbkreisförmigen Profil ausgeführt. Hinsichtlich weiterer Details sei auf die eingangs genannte
EP 2 952 761 B1 . An einer Bodenfläche
24 des Wagenhauptkörpers
6 sind Befestigungsbohrungen
26 ausgebildet, um eine vom Führungswagen
4 getragene Komponente, beispielsweise einem Werkstücktisch zu befestigen. Jeder der führungswagenseitigen Laufbahnen
16,
18,
20,
22 ist jeweils ein Rücklaufkanal
28,
30,
32,
34 zugeordnet, der in den Stirnflächen
36 (die rückwärtige Stirnfläche ist in
2 nicht sichtbar) mündet. In diesen Stirnflächen
36 münden auch Befestigungsbohrungen
38, über die die Kopfbaugruppen
8,
10 stirnseitig befestigt sind.
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In die Mündungsbereiche der Rücklaufkanäle 28, 30, 32, 34 ist jeweils eine Hülse 40 eingesetzt, wobei in 2 beispielhaft lediglich eine Hülse 40 dargestellt ist.
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3 zeigt das Detail A aus 2, in dem der Mündungsbereich des Rücklaufkanals 30 vergrößert dargestellt ist. Man erkennt in dieser Darstellung die Hülse 40, die in diesen Mündungsbereich eingesetzt ist, und die zur Lagefixierung, insbesondere zur Verdrehsicherung und zur Abstützung in Axialrichtung einen Bund 42 aufweist, der in eine Bundsenkung 44 eintaucht, so dass die Stirnseite der Hülse 40 bündig in die Stirnseite 36 eingesetzt ist.
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Das Detail B zeigt die beiden Rücklaufkanäle 32, 34, wobei die jeweilige Hülse 40 nicht dargestellt ist. Zur Aufnahme der Hülse 40 ist, wie vorstehend erläutert, in jedem Mündungsbereich eine Senkung 46 und die Bundsenkung 44 ausgebildet. Die Senkung 46 ist im Prinzip eine radiale Erweiterung des Rücklaufkanals 32 und entspricht der im Folgenden noch näher beschriebenen Axiallänge der Hülse 40. Die Bundsenkung 44 erstreckt sich etwa in Radialrichtung aus der Senkung 46 heraus. Gemäß 3 ist die Bundsenkung in Umfangsrichtung etwas breiter als der Bund 42. Durch die Senkung 46 wird eine Radialstufe 48 gebildet, an der die Hülse in Axialrichtung abgestützt ist. Die Geometrie der Senkung 46 und der Hülse 40 ist so gewählt, dass die Innenumfangswandung 50 der Hülse 40 bündig zur Innenumfangswandung des Rücklaufkanals 32 verläuft, so dass der Umlauf der Kugeln (Wälzkörper) nicht behindert ist. Wie erwähnt, sind in jedem Mündungsbereich der Rücklaufkanäle 28, 30, 32, 34 die beschriebenen Senkungen 44, 46 und die darin eingesetzten Hülsen 40 vorgesehen.
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5 zeigt eine Einzeldarstellung einer Hülse 40. Demgemäß hat diese einen etwa zylinderförmigen Grundkörper 52, aus dem heraus sich der Bund 42 in Radialrichtung erstreckt. Die Axiallänge L der Hülse 40 ist wesentlich geringer als die Axiallänge LR (siehe 2) des Rücklaufkanals 28, 30, 32, 34, das heißt, geringer als die Länge des Wagenhauptkörpers 6 ausgeführt. Des Weiteren ist die Länge L erfindungsgemäß so ausgelegt, dass sie größer als der halbe Kugeldurchmesser D ist, der in etwa der lichten Weite der Hülse 40 entspricht. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge L der Hülse 40 das 1,25-fache des Kugeldurchmessers D.
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Eine Wandstärke W der Hülse 40 ist relativ gering ausgeführt und wird vorzugsweise in Abhängigkeit vom Kugeldurchmesser D gewählt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis der Wandstärke W zum Kugeldurchmesser D nicht kleiner als 0,05. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Maximalwert der Wandstärke W einer Hülse 40 so gewählt, dass er in etwa dem 0,15-fachen des Kugeldurchmessers D entspricht.
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Die maximale Radialerstreckung R des Bundes 42 (in 5 ist die Umfangsfläche des Hülsengrundkörpers 52 gestrichelt eingezeichnet) ist geringer als die Wandstärke W der Hülse 40.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hülse 40 aus einem elastischen Kunststoff ausgeführt, der so ausgelegt ist, dass er aufgrund seiner dämpfenden Eigenschaften einen Verschleiß vermeidet oder mindert.
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Die Abmessungen der Hülse und der Bundsenkung 44 bzw. der Senkung 46 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Hülse zumindest abschnittsweise mit einer Art Presspassung oder zumindest Übergangspassung aufgenommen ist. Eine zusätzliche Fixierung kann stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben erfolgen.
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Ein besonderer Vorteil des Bunds 42 besteht darin, dass durch dessen asymmetrische, einseitige Ausbildung Bauraum gespart wird, so dass die Hülse mit geringem Aufwand nachgerüstet werden kann. Prinzipiell kann der Bund jedoch auch auf andere Weise, beispielsweise umlaufend oder mit mehreren Radialabschnitten ausgeführt sein.
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6 zeigt eine Seitenansicht der Hülse 40. Man erkennt in dieser Darstellung den Hülsengrundkörper 52 und den von der üblichen rotationssymmetrischen Form abweichenden, sich in Radialrichtung zungenförmig erstreckenden Bund 42, der bündig mit der in 6 mit dem Bezugszeichen 54 gekennzeichneten Stirnfläche der Hülse 40 bzw. deren Hülsengrundkörper 52 abschließt. Die Radialerstreckung R ist - wie erläutert - geringer als die Wandstärke W (siehe 5). Wie aus der Darstellung gemäß 6 hervorgeht, ist die Axiallänge LB des Bundes wesentlich geringer als die Länge L der Hülse 40 ausgelegt. Die Senkungen 44, 46 sind entsprechend ausgeführt.
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Wie erläutert, kann eine herkömmliche Linearführung 1 zur Verringerung des Verschleißes mit den beschriebenen Hülsen 40 ausgeführt werden.
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Die Anmelderin behält sich vor, auf die Hülsen 40 per se eigene unabhängige Ansprüche zu richten.
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Offenbart sind eine Linearführung und ein Führungswagen, bei denen in Rücklaufkanäle eines Wälzkörperumlaufs zur Verschleißminderung Hülsen eingesetzt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Linearführung
- 2
- Führungsschiene
- 4
- Führungswagen
- 6
- Wagenhauptkörper
- 8
- Kopfbaugruppe
- 10
- Kopfbaugruppe
- 12
- Laufbahn
- 14
- Führungsprofil
- 16
- Laufbahn
- 16a
- Laufbahnabschnitt
- 16b
- Laufbahnabschnitt
- 17
- Laufbahneinlage
- 18
- Laufbahn
- 18a
- Laufbahnabschnitt
- 18b
- Laufbahnabschnitt
- 19
- Laufbahneinlage
- 20
- Laufbahn
- 20a
- Laufbahnabschnitt
- 20b
- Laufbahnabschnitt
- 21
- Aufnahme
- 22
- Laufbahn
- 22a
- Laufbahnabschnitt
- 22b
- Laufbahnabschnitt
- 23
- Aufnahme
- 24
- Bodenfläche
- 26
- Befestigungsbohrung
- 28
- Rücklaufkanal
- 30
- Rücklaufkanal
- 32
- Rücklaufkanal
- 34
- Rücklaufkanal
- 36
- Stirnfläche
- 38
- Befestigungsbohrung
- 40
- Hülse
- 42
- Bund
- 44
- Bundsenkung
- 46
- Senkung
- 48
- Radialstufe
- 50
- Innenumfangswandung
- 52
- Hülsengrundkörper
- 54
- Stirnfläche
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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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- EP 2952761 B1 [0002, 0024, 0026]
- US 6712511 B2 [0004]
- EP 0643233 B1 [0005, 0024]
- EP 0971140 B1 [0006, 0024]
