DE102020204569A1

DE102020204569A1 - Linearbewegungseinheit

Info

Publication number: DE102020204569A1
Application number: DE102020204569.0A
Authority: DE
Inventors: Francis Kim Swee Goh; Christian Ante; Thomas Bauer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2040-04-10
Also published as: DE102020204569B4

Abstract

Es wird eine Linearbewegungseinheit (1) vorgeschlagen, die einen an einer Basiseinheit (5) linear verschiebbar geführten Schlitten (6) aufweist. Der Schlitten (6) hat einen Schlittenkörper (42), an dem mindestens eine einstellbare Führungseinheit (38a) angebracht ist, die sich über Wälzlagerelemente (48) an einer Basis-Führungsflächenanordnung (23) abrollbar abstützt. Durch eine Einstelleinrichtung (65) lässt sich die einstellbare Führungseinheit (38a) relativ zu ihrem Schlittenkörper (42) verstellen, um die Vorspannung bezüglich der Basis-Führungsflächenanordnung (23) einzustellen. Die Einstelleinrichtung (65) enthält ein in dem Schlittenkörper (42) angeordnetes Verdrängungsmedium (66), das durch ein Betätigungsglied (67) mit einer Verdrängungskraft (71) beaufschlagbar ist, um eine auf die einstellbare Führungseinheit (38a) einwirkende Drückkraft (72) zu erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft Linearbewegungseinheit, mit mindestens einem Schlitten, der zur Ausführung einer linearen Arbeitsbewegung an einer Basiseinheit in einer Längsrichtung der Linearbewegungseinheit verschiebbar gelagert ist und der für seine verschiebbare Lagerung mindestens eine Führungseinrichtung aufweist, die mit beweglichen Wälzlagerelementen in einer zu der Längsrichtung rechtwinkeligen Querrichtung der Linearbewegungseinheit an einer Basis-Führungsflächenanordnung der Basiseinheit abrollbar anliegt und die als eine bezüglich eines Schlittenkörpers des Schlittens separate, einstellbare Führungseinheit ausgebildet ist, wobei der Schlitten eine Einstelleinrichtung aufweist, durch die in einem bezüglich des Schlittenkörpers beweglichen Zustand der einstellbaren Führungseinheit eine in der Querrichtung bezüglich des Schlittenkörpers eingenommene Führungsposition der einstellbaren Führungseinheit einstellbar ist.
Eine aus der DE 11 2016 004 620 T5 bekannte Linearbewegungseinheit dieser Art verfügt über einen Schlitten mit einem Schlittenkörper, an dem zwei Führungseinheiten befestigt sind, die jeweils eine Mehrzahl von Wälzlagerelementen aufweisen, die jeweils an Rollrillen eines als Bestandteil der Basiseinheit ausgebildeten Rollrillen-Bildungsgliedes anliegen. Jede Führungseinheit ist durch mehrere Befestigungselemente an dem Schlittenkörper befestigt. Mindestens eine Führungseinheit ist als eine einstellbare Führungseinheit ausgebildet, die in gelöstem Zustand der zugeordneten Befestigungselemente in der Querrichtung beweglich ist und durch eine Einstelleinrichtung in einer Führungsposition gehalten wird, in der jede Führungseinheit mit ihren Wälzlagerelementen mit einer gewissen Vorspannkraft an der zugeordneten Rollelement-Rollrille anliegt. Die Einstelleinrichtung besteht aus elastischen Vorspanngliedern, die zwischen dem Schlittenkörper und der einstellbaren Führungseinheit angeordnet sind. Alternativ können die Vorspannglieder als Keilglieder mit jeweils einer geneigten Fläche ausgebildet sein. Die eingestellte Führungsposition kann durch die Befestigungselemente fixiert werden.
Aus der DE 69506989 T2 ist ein Stellantrieb bekannt, der einen an einem Basisteil verschiebbar gelagerten Schlitten aufweist. Für die verschiebbare Lagerung ist das Basisteil mit Führungsschienen ausgestattet, zwischen die der Schlitten eintaucht, wobei der Schlitten im Bereich jeder Führungsschiene über eine Führungseinrichtung verfügt, die mit Wälzlagerelementen ausgestattet ist, die an der jeweils zugeordneten Führungsschiene abrollbar anliegen.
Die EP 1 206 027 B1 beschreibt eine Linearführung mit einem Führungsgehäuse, an dem eine Führungsschiene befestigt ist, an der über Wälzkörper ein Laufwagen längsverschieblich abgestützt ist. Die Wälzkörper gehören zu zwei Führungseinheiten, zwischen denen sich die Führungsschiene erstreckt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearbewegungseinheit zu schaffen, bei der die Vorspannung zwischen den Wälzlagerelementen des Schlittens und der jeweils zugeordneten Basis-Führungsflächenanordnung der Basiseinheit präzise einstellbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Linearbewegungseinheit der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Einstelleinrichtung ein in dem Schlittenkörper diesbezüglich beweglich aufgenommenes und in der Querrichtung der Linearbewegungseinheit mit einer die Führungsposition der einstellbaren Führungseinheit vorgebenden Drückkraft auf die einstellbare Führungseinheit einwirkendes Verdrängungsmedium enthält, wobei die Einstelleinrichtung ferner über ein an dem Schlittenkörper angeordnetes Betätigungsglied verfügt, das zum Hervorrufen der Drückkraft mit einer Verdrängungskraft auf das Verdrängungsmedium einwirkt, wobei das Betätigungsglied zur Einstellung der Verdrängungskraft und der daraus resultierenden Drückkraft relativ zu dem Schlittenkörper verstellbar ist.
Auf diese Weise kann die für eine gewünschte Vorspannung zwischen den Wälzlagerelementen und einer zugeordneten Basis-Führungsflächenanordnung gewünschte Vorspannung unter Vermittlung eines in dem Schlittenkörper untergebrachten Verdrängungsmediums eingestellt werden, das in kraftübertragender Weise zwischen der einstellbaren Führungseinheit und einem an dem Schlittenkörper verstellbar angeordneten Betätigungsglied angeordnet ist. Das Betätigungsglied, das manuell verstellbar ausgebildet ist, wirkt mit einer als Verdrängungskraft bezeichneten Kraft auf das bezüglich des Schlittenkörpers bewegliche Verdrängungsmedium ein, das folglich seinerseits mit einer aus der Verdrängungskraft resultierenden Drückkraft in der Querrichtung der Linearbewegungseinheit auf die einstellbare Führungseinheit einwirkt. Zumindest während eines Einstellvorganges befindet sich die einstellbare Führungseinheit in einem bezüglich des Schlittenkörpers beweglichen Zustand, sodass das Betätigungsglied in der Lage ist, das Verdrängungsmedium zu verdrängen, wobei das verdrängte Verdrängungsmedium die einstellbare Führungseinheit vor sich herschiebt und mit ihren Wälzlagerelementen an die zugeordnete Basis-Führungsflächenanordnung andrückt. Je fester das Betätigungsglied durch sein Verstellen gegen das Verdrängungsmedium vorgespannt wird, desto stärker wird die einstellbare Führungseinheit durch das Verdrängungsmedium mit der zugeordneten Basis-Führungsflächenanordnung verspannt. Auf diese Weise lässt sich sehr präzise eine gewünschte Vorspannung zwischen den Wälzlagerelementen und der zugeordneten Basis-Führungsflächenanordnung einstellen. Da die Kraftübertragung zwischen dem Betätigungsglied und der einstellbaren Führungseinheit auf einem Verdrängungsprinzip basiert, dessen Kraftentfaltung nicht an eine bestimmte Ausrichtung des Betätigungsgliedes gebunden ist, lässt sich das Betätigungsglied an einer für Einstellmaßnahmen von außen her gut zugänglichen Stelle des Schlittenkörpers platzieren. Es bietet sich insbesondere eine Platzierung an einer in der Längsrichtung der Linearbewegungseinheit orientierten Stirnseite des Schlittenkörpers an. Die Kraftübertragung durch ein Verdrängungsmedium hat den weiteren Vorteil, dass die Einstellmaßnahmen gleichmäßig und ruckfrei durchführbar sind, sodass eine sehr feinfühlige Justierung möglich ist. Wird beim Einstellvorgang eine zu hohe Vorspannung festgestellt, kann diese durch entsprechende Rückverstellung des Betätigungsgliedes sehr einfach wieder reduziert werden. Die Einstelleinrichtung lässt sich mit wenigen Bauteilen sehr kostengünstig verwirklichen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Zweckmäßigerweise hat der Schlitten einen Führungsabschnitt, der zwischen zwei in der Querrichtung der Linearbewegungseinheit zueinander beabstandete und einander zugewandte Basis-Führungsflächenanordnungen eintaucht. Der Führungsabschnitt ist mit mindestens einem Paar von jeweils über bewegliche Wälzlagerelemente verfügenden Führungseinrichtungen ausgestattet, wobei jede dieser Führungseinrichtungen mit einer der beiden Basis-Führungsflächenanordnungen zusammenwirkt. Die Linearbewegungseinheit kann nur ein Paar oder auch mehrere in der Längsrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Paare von Führungseinrichtungen aufweisen. Mindestens eine Führungseinrichtung jedes Paares von Führungseinrichtungen ist als eine einstellbare Führungseinheit der weiter oben beschriebenen Art ausgebildet, die durch die Einstelleinrichtung in einer einer gewünschten Vorspannung entsprechenden Führungsposition positionierbar ist.
Bei einer über mehrere Führungseinrichtungen verfügenden Linearbewegungseinheit kann mindestens eine Führungseinrichtung derart in den Schlittenkörper integriert sein, dass der Schlittenkörper unmittelbar selbst zur Bewegungsführung der Wälzlagerelemente beiträgt. Als besonders günstig wird es jedoch angesehen, wenn jede vorhandene Führungseinrichtung als eine bezüglich des Schlittenkörpers separate Führungseinheit ausgebildet ist, die durch geeignete Haltemittel an dem Schlittenkörper fixiert ist.
Bevorzugt ist von zwei ein Paar von Führungseinrichtungen bildenden separaten Führungseinheiten nur eine Führungseinheit als mit der Einstelleinrichtung zusammenwirkende einstellbare Führungseinheit ausgebildet. Dies insbesondere dann, wenn der Schlittenkörper abgesehen von den Führungseinrichtungen in zumindest geringem Maße bezüglich der Basiseinheit in der Querrichtung schwimmend angeordnet ist. Dann stellt sich die Vorspannung automatisch bei beiden Führungseinheiten eines Paares von Führungseinheiten ein.
Es kann aber durchaus jede separate Führungseinheit als eine bezüglich des Schlittenkörpers einstellbare Führungseinheit ausgebildet sein, die durch die Einstelleinrichtung justierbar ist. Dabei ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass ein und dasselbe Verdrängungsmedium mit zumindest den zu einem gleichen Paar von Führungseinheiten gehörenden Führungseinheiten zusammenwirkt. Auf diese Weise kann durch Verstellen ein und desselben Betätigungsgliedes eine gleichzeitige Justierung mehrerer einstellbarer Führungseinheiten bewirkt werden.
Wie schon angesprochen, ist das Betätigungsglied zweckmäßigerweise für eine manuelle Erstellung ausgebildet. Es verfügt zweckmäßigerweise über einen von außerhalb des Schlittens her zugänglichen Handhabungsabschnitt, in den eine das Verstellen bewirkende Betätigungskraft einleitbar ist und der insbesondere ausgebildet ist, um ein Betätigungswerkzeug ansetzen zu können.
Wie ebenfalls schon angesprochen, ist es vorteilhaft, wenn das Betätigungsglied an einer in der Längsrichtung der Linearbewegungseinheit orientierten Stirnseite des Schlittenkörpers angeordnet ist. Beispielsweise kann der Schlitten zur leichten Zugänglichkeit des entsprechend platzierten Betätigungsgliedes in eine Endlage seiner Linearbewegung verbracht werden.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn jede einstellbare Führungseinheit zur Fixierung ihrer Führungsposition durch eine Befestigungseinrichtung des Schlittens an dem Schlittenkörper befestigt ist. Der befestigte Zustand ist ein Endbefestigungszustand, in dem die Führungseinheit unbeweglich fest mit dem Schlittenkörper verbunden ist und der einen ordnungsgemäßen bestimmungsgemäßen Betrieb der Linearbewegungseinheit ermöglicht. Das Einstellen der Führungsposition geschieht vor der Endbefestigung der einstellbaren Führungseinheit in einem entsprechend gelösten, vorbefestigten Zustand der Befestigungseinrichtung, in dem die einstellbare Führungseinheit relativ zu dem Schlittenkörper in der Querrichtung der Linearbewegungseinheit beweglich ist, sodass sie durch Betätigung der Einstelleinrichtung in dem gewünschten Maß mit der zugeordneten Basis-Führungsflächenanordnung verspannbar ist. Ist die gewünschte Vorspannung erreicht, kann durch eine entsprechende Betätigung der Befestigungseinrichtung die bezüglich des Schlittenkörpers unbewegliche Endbefestigung der einstellbaren Führungseinheit erfolgen.
Um jederzeit eine Nachjustierung vornehmen zu können, ist die Befestigungseinrichtung vorzugsweise von einer lösbaren Art.
Als besonders zweckmäßig wird eine Befestigungseinrichtung angesehen, die mindestens eine zwischen dem Schlittenkörper und der einstellbaren Führungseinheit wirksame Befestigungsschraube enthält. Bevorzugt sind zur Fixierung jeder einstellbaren Führungseinheit mehrere und insbesondere zwei Befestigungsschrauben vorhanden.
Die Befestigungseinrichtung ist insbesondere so ausgebildet, dass durch sie die einstellbare Führungseinheit in einer zu der Querrichtung und der Längsrichtung der Linearbewegungseinheit rechtwinkeligen Höhenrichtung mit dem Schlittenkörper verspannbar ist. Dies hat den Vorteil, dass der Befestigungsvorgang keine Auswirkungen auf die durch die Drückkraft vorgegebene Vorspannung zwischen der einstellbaren Führungseinheit und der zugeordneten Basis-Führungsflächenanordnung ausübt.
In einem einen Endbefestigungszustand der einstellbaren Führungseinheit hervorrufenden aktivierten Zustand der Befestigungseinrichtung ist die einstellbare Führungseinheit insbesondere derart am Schlittenkörper fixiert, dass die eingestellte Führungsposition selbst bei einem eventuellen Nachlassen der eingestellten Drückkraft unverändert bleibt. Somit ist die eingestellte Führungsposition bei aktivierter Befestigungseinrichtung bevorzugt unabhängig vom Betriebszustand der Einstelleinrichtung.
Insbesondere wenn das Verdrängungsmedium inkompressibel ist, kann auf eine zusätzlich zu der Einstelleinrichtung vorhandene Befestigungseinrichtung prinzipiell verzichtet werden, da die gewünschte Vorspannkraft dauerhaft von der Einstelleinrichtung aufgebracht wird. Insbesondere aus Sicherheitsgründen und aus Gründen der Stabilität ist es jedoch zweckmäßig, stets und insbesondere auch bei inkompressiblen Eigenschaften des Verdrängungsmediums eine zusätzliche Befestigungseinrichtung vorzusehen.
Als besonders günstig wird es angesehen, wenn die Einstelleinrichtung über ein Verdrängungsmedium mit fließfähiger Konsistenz verfügt. Dadurch lässt sich problemlos eine besonders feinfühlige und ruckfreie Einstellung der Drückkraft bewirken. Insbesondere lässt sich dadurch auch eine beliebige Kraftrichtungsumlenkung zwischen der Verdrängungskraft des Betätigungsgliedes und der auf die einstellbare Führungseinheit ausgeübten Drückkraft vorgeben. Als besonders vorteilhaft hat sich in diesem Zusammenhang eine Ausgestaltung erwiesen, bei der die Kraftrichtung mittels des Verdrängungsmediums um 90° umgelenkt wird.
Als fließfähiges Verdrängungsmedium kommt prinzipiell eine Flüssigkeit in Frage, wobei zweckmäßigerweise zu Gunsten einer hohen Leckagesicherheit eine hohe Viskosität gewählt wird. Als fließfähiges Verdrängungsmedium kann aber beispielsweise auch ein pastöses oder pulvriges oder granulatförmiges Verdrängungsmedium verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Verdrängungsmedium erwiesen, das aus einer Vielzahl zueinander beweglicher, formstabiler und insbesondere inkompressibler Verdrängungskörper besteht, die für ein optimales Fließverhalten zweckmäßigerweise kugelförmig gestaltet sind. Dieses Verdrängungsmedium ist bevorzugt schüttgutartig im Schlittenkörper aufgenommen. Bei den Verdrängungskörpern handelt es sich insbesondere um Stahlkügelchen, beispielsweise mit einem Durchmesser von 1 mm bis 2 mm.
Alternativ kann als Verdrängungsmedium beispielsweise auch ein flexibler Festkörper zum Einsatz kommen, wobei sich insbesondere ein Elastomermaterialkörper empfiehlt, der das erforderliche relative Bewegungsvermögen bezüglich des ihn aufnehmenden Schlittenkörpers aufweist.
Die Wirkrichtung der durch das Betätigungselement hervorgerufenen Verdrängungskraft ist vorzugsweise in der Längsrichtung der Linearbewegungseinheit orientiert.
Bevorzugt ist in dem Schlittenkörper ein zu der Einstelleinrichtung gehörender Aufnahmeraum ausgebildet, der das Verdrängungsmedium enthält. Der Aufnahmeraum ist zum einen von einer durch Verstellen des Betätigungsgliedes beweglichen Betätigungsfläche begrenzt, durch die mit der Verdrängungskraft auf das Verdrängungsmedium eingewirkt werden kann. Zum anderen ist der Aufnahmeraum von einer als Schubfläche bezeichneten Fläche begrenzt, die mit der einstellbaren Führungseinheit bewegungsgekoppelt ist und auf die das Verdrängungsmedium in der Querrichtung der Linearbewegungseinheit einwirkt, um eine zur Einstellung der Führungsposition dienende Einstellbewegung der Führungseinheit hervorzurufen.
Bevorzugt hat der Aufnahmeraum eine Längsgestalt mit einer mit der Längsrichtung der Linearbewegungseinheit zusammenfallende Längserstreckung. Er definiert zweckmäßigerweise ein zylindrisches und insbesondere kreiszylindrisches Volumen. An einem axialen Endbereich ist der Aufnahmeraum von der dem Betätigungsglied zugeordneten beweglichen Betätigungsfläche begrenzt, während er zweckmäßigerweise an einer Längsseite von der der einstellbaren Führungseinheit zugeordneten beweglichen Schubfläche begrenzt ist.
Bei dem Betätigungsglied handelt es sich vorzugsweise um ein in den Schlittenkörper eingeschraubtes und durch Verdrehen axial bewegbares Schraubglied. Das Schraubglied ist bevorzugt nach Art eine Madenschraube ausgeführt. Die Betätigungsfläche ist bei einer möglichen Ausführungsform unmittelbar von einer Stirnfläche des Schraubgliedes gebildet. Insbesondere, und um zu vermeiden, dass das Verdrängungsmedium in den dem Schraubglied zugeordneten Gewindebereich gelangt, ist es vorteilhaft, wenn die Betätigungsfläche an einem separaten, zwischen dem Betätigungsglied und dem Verdrängungsmedium angeordneten und relativ zu dem Schlittenkörper linear verschiebbaren Kraftübertragungsglied ausgebildet ist.
Zur Kraftübertragung auf die einstellbare Führungseinheit ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass in dem Schlittenkörper zwischen dem Aufnahmeraum und der einstellbaren Führungseinheit eine die periphere Begrenzungswand des Aufnahmeraumes in der Querrichtung der Linearbewegungseinheit durchsetzende fensterartige Wanddurchbrechung ausgebildet ist, in die ein in der Querrichtung der Linearbewegungseinheit verschiebbares Schubglied hineinragt. Das Schubglied ist bezüglich der einstellbaren Führungseinheit separat ausgebildet und hat an einer dem Aufnahmeraum zugewandten Innenseite die Schubfläche, während er mit einer der Schubfläche entgegengesetzten Außenfläche an der einstellbaren Führungseinheit anliegt. Bevorzugt hat das Schubglied eine derartige Formgebung, dass es die Wanddurchbrechung verschließt, sodass ein Austritt des Verdrängungsmediums aus dem Aufnahmeraum durch die Wanddurchbrechung hindurch verhindert ist.
Die Wanddurchbrechung ist bevorzugt nach Art eines sich in der Längsrichtung der Linearbewegungseinheit erstreckenden Langloches gestaltet. Das in dieses Langloch eingesetzte Schubglied ist bevorzugt leistenförmig ausgebildet und kann insbesondere die Form einer sogenannten Passfeder haben.
Bevorzugt hat die einstellbare Führungseinheit ein als Führungsgehäuse bezeichnetes Gehäuse, in dem die zugeordneten Wälzlagerelemente beweglich gehalten sind. Zur Beaufschlagung der einstellbaren Führungseinheit liegt das Schubglied zweckmäßigerweise mit seiner Außenfläche an dem Führungsgehäuse an.
Das Schubglied kann alternativ auch ein integraler Bestandteil der einstellbaren Führungseinheit und insbesondere des Führungsgehäuses der einstellbaren Führungseinheit sein.
Jede Führungseinheit ist zweckmäßigerweise als eine Wälzelement-Umlauf-Führungseinheit ausgebildet, die ein Führungsgehäuse aufweist, in dem mindestens ein ringförmig in sich geschlossener Umlaufkanal ausgebildet ist, in dem eine Vielzahl der Wälzlagerelemente angeordnet ist, die in der Kanallängsrichtung aneinandergereiht und unter Ausführung einer Umlaufbewegung in der Kanallängsrichtung relativ zu dem Führungsgehäuse bewegbar sind. Aus dem Führungsgehäuse herausragende Wälzlagerelemente liegen an der Basis-Führungsflächenanordnung der Basiseinheit abrollbar an. Jede Führungseinheit kann nur einen einzigen oder auch mehrere und insbesondere zwei übereinander angeordnete Umlaufkanäle mit Wälzlagerelementen haben.
Die Wälzlagerelemente jeder Führungseinrichtung sind zweckmäßigerweise kugelförmig ausgebildet. Die Führungseinheit ist dann zweckmäßigerweise als eine Kugel-Umlauf-Führungseinheit ausgeführt. Andere Formgebungen der Wälzlagerelemente sind jedoch ebenfalls möglich, so beispielsweise zylindrisch oder tonnenförmig gestaltete Wälzlagerelemente.
Bevorzugt hat die Basiseinheit einen Basiskörper, wobei jede Basis-Führungsflächenanordnung an einer bezüglich des Basiskörpers separaten und an dem Basiskörper befestigten Führungsschiene ausgebildet ist. Die Führungsschiene besteht insbesondere aus einem gehärteten Stahl. Der Basiskörper besteht beispielsweise aus einem Aluminiummaterial. Auch der Schlittenkörper ist insbesondere aus einem Aluminiummaterial gefertigt.
Die Linearbewegungseinheit ist bevorzugt eine Linearantriebseinheit, die eine an der Basiseinheit angeordnete und mit dem Schlitten in Antriebsverbindung stehende Antriebseinrichtung aufweist, durch die die lineare Arbeitsbewegung des Schlittens hervorrufbar ist. Die Linearantriebseinheit kann von einer elektrisch und/oder durch Fluidkraft betriebenen Bauart sein.
Bei der Linearbewegungseinheit kann es sich ferner um eine passive Linearführungseinheit handeln, die dazu verwendet wird, ein am Schlitten angebrachtes und seinerseits zu einer Linearbewegung angetriebenes Maschinenelement bei einer Linearbewegung zu führen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine bevorzugte Bauform der erfindungsgemäßen Linearbewegungseinheit in einer isometrischen Darstellung,
2 die Linearbewegungseinheit aus 1 aus einem entgegengesetzten Blickwinkel und partiell aufgebrochen,
3 die Linearbewegungseinheit in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie III-III aus 1 und 4,
4 einen Querschnitt der Linearbewegungseinheit gemäß Schnittlinie IV-IV aus 1 und 2,
5 einen Längsschnitt der Linearbewegungseinheit im Bereich des Schlittens gemäß Schnittlinie V-V aus 4, wobei von einer mit dem Schlitten zusammenwirkenden Basiseinheit nur zwei Führungsschienen strichpunktiert angedeutet sind,
6 eine Einzeldarstellung des Schlittens der Linearbewegungseinheit der 1 bis 5 in einer isometrischen Darstellung, und
7 den Schlitten aus 6 in einer isometrischen Explosionsdarstellung.

Die insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Linearbewegungseinheit hat eine zentrale Längsachse 2, eine dazu rechtwinkelige Querachse 3 und eine zur Längsachse 2 und zur Querachse 3 rechtwinkelige Hochachse 4. Die Achsrichtungen dieser drei Achsen 2, 3, 4 werden im Folgenden unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen auch als Längsrichtung 2, Querrichtung 3 und Höhenrichtung 4 bezeichnet.
Die Linearbewegungseinheit 1 hat eine sich in der Längsrichtung 2 erstreckende Basiseinheit 5 sowie einen Schlitten 6, der an der Basiseinheit 5 diesbezüglich in der Längsrichtung 2 hin und her verschiebbar gelagert ist. Die dabei von dem Schlitten 6 ausführbare Linearbewegung wird als Arbeitsbewegung 7 bezeichnet und ist durch einen Doppelpfeil illustriert.
Für die verschiebbare Lagerung des Schlittens 6 verantwortlich sind zwischen dem Schlitten 6 und der Basiseinheit 5 wirksame Linearführungsmittel 8. Sie sind von einer Art, die lediglich eine Linearbewegung des Schlittens 6 in der Längsrichtung 2 zulässt und darüber hinaus den Schlitten 6 rechtwinkelig zu der Längsachse 2 in allen Richtungen unbeweglich abstützt.
Die beispielhaft illustrierte Linearbewegungseinheit 1 ist als eine Linearantriebseinheit 1a ausgebildet, die zusätzlich mit einer Antriebseinrichtung 12 ausgestattet ist, durch die die Arbeitsbewegung 7 des Schlittens 6 hervorrufbar ist. An dem Schlitten 6 ist mindestens eine Befestigungsschnittstelle 13 ausgebildet, an der eine nicht weiter abgebildete externe Komponente fixierbar ist, um sie im Rahmen der Arbeitsbewegung 7 zu bewegen und nach Bedarf zu positionieren. Bei der externen Komponente handelt es sich beispielsweise um einen Bestandteil einer maschinellen Anlage.
Die Linearantriebseinheit 1a hat ein nur strichpunktiert angedeutetes Antriebsaggregat 14, das elektrisch oder durch Fluidkraft betreibbar ist und das zur Erzeugung der Arbeitsbewegung 7 mit dem Schlitten 6 über geeignete Kopplungsmittel 15 antriebsmäßig gekoppelt ist.
Exemplarisch ist das Antriebsaggregat 16 ein Drehantriebsaggregat, durch das eine an der Basiseinheit 5 drehbar gelagerte Gewindespindel 16 in Rotation versetzbar ist, die sich in der Längsrichtung 2 erstreckt und mit der der Schlitten 6 über eine an ihm angeordnete Spindelmutter 17 in Gewindeeingriff steht. Dieser Gewindeeingriff hat den Effekt, dass eine durch einen Doppelpfeil angedeutete Drehbewegung 18 der Gewindespindel 16 in die lineare Arbeitsbewegung 7 umgesetzt wird. Zwischen der Basiseinheit 5 und der Gewindespindel 16 installierte Drehlagermittel 21 bieten eine präzise Drehlagerung der Gewindespindel 16 bei gleichzeitiger Verhinderung einer axialen Relativbewegung bezüglich der Basiseinheit 5.
Bei dem Antriebsaggregat 14 handelt es sich beispielsweise um einen Elektromotor, insbesondere einen Schrittmotor oder einen Servomotor. Alternativ kann das Antriebsaggregat 14 beispielsweise auch ein fluidbetätigter und insbesondere pneumatischer Drehantrieb sein.
Entsprechend einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel können die Kopplungsmittel 15 eine Zahnriemeneinrichtung repräsentieren. Ebenso besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Linearantriebseinheit 1a mit einem elektrischen Linearmotor als Antriebsaggregat 14 auszustatten oder direkt als fluidbetätigten Linearantrieb zu realisieren, bei dem der Schlitten 6 einen Kolben aufweist, durch den zwei von der Basiseinheit 5 definierte, mit einem fluidischen Druckmedium beaufschlagbare Antriebskammern voneinander abgeteilt werden.
Bei einem ebenfalls nicht illustrierten Ausführungsbeispiel repräsentiert die Linearbewegungseinheit 1 eine passive Linearführungseinheit 1 ohne eigene Antriebseinrichtung 12, wobei die Arbeitsbewegung 7 durch eine externe Komponente erzeugt wird, die an der mindestens einen Befestigungsschnittstelle 13 angebracht ist.
Die Basiseinheit 5 weist zwei sich in der Querrichtung 3 mit Abstand gegenüberliegende und einander zugewandte erste und zweite Basis-Führungsflächenanordnungen 22, 23 auf, die sich jeweils linear in der Längsrichtung 2 erstrecken. Beispielhaft enthält jede Basis-Führungsflächenanordnung 22, 23 zwei in der Höhenrichtung 4 übereinander angeordnete streifenförmig Führungsflächen 24, die bevorzugt jeweils eine konkave Querschnittskontur haben, sodass man auch von einer rinnenförmigen Struktur sprechen könnte.
Die Basiseinheit 5 hat einen Basiskörper 25, der vorzugsweise aus Metall besteht und der insbesondere als Strangpressteil ausgeführt ist. Obgleich die Basis-Führungsflächenanordnungen 22, 23 prinzipiell durch eine entsprechende Formgebung des Basiskörpers 25 direkt an dem Basiskörper 25 ausgebildet sein können, wird es als vorteilhafter angesehen, wenn jede Basis-Führungsflächenanordnung 22, 23 an einer bezüglich des Basiskörpers 25 gesonderten Führungsschiene 26 ausgebildet ist, die an dem Basiskörper 25 befestigt ist. Die Führungsschienen 26 bestehen insbesondere aus einem gehärteten Stahl.
Exemplarisch hat der Basiskörper 25 einen U-förmigen Querschnitt mit einem sich in einer zu der Höhenrichtung 4 rechtwinkeligen Ebene erstreckenden Bodenabschnitt 27 und zwei randseitig von dem Bodenabschnitt 27 in der Höhenrichtung 4 nach oben ragenden Schenkelabschnitten 28. Gemeinsam begrenzen der Bodenabschnitt 27 und der Schenkelabschnitt 28 einen Innenraum 31, innerhalb dessen die beiden Führungsschienen 26 an den einander zugewandten Innenflächen der beiden Schenkelabschnitte 28 angebracht sind.
An der dem Bodenabschnitt 27 in der Höhenrichtung 4 gegenüberliegenden Oberseite begrenzen die beiden Schenkelabschnitte 28 eine sich in der Längsrichtung 2 erstreckende schlitzartige Öffnung 32, durch die der Schlitten 6 hindurchragt, sodass sich ein innerer Abschnitt 6a des Schlittens 6 in dem Innenraum 31 und ein äußerer Abschnitt 6b des Schlittens 6 stets außerhalb des Innenraumes 31 befindet. Die schlitzartige Öffnung 32 ist durch ein flexibles Abdeckband 33 verschlossen, das durch den Schlitten 6 hindurchgeführt ist, sodass dessen Arbeitsbewegung 7 gewährleistet ist.
Die bevorzugt vorhandene Antriebseinrichtung 12 greift zweckmäßigerweise in dem Innenraum 31 an dem inneren Abschnitt 6a des Schlittens 6 zur Kraftübertragung an.
Der innere Abschnitt 6a des Schlittens 6 definiert einen Führungsabschnitt 34, der zwischen den beiden einander in der Querrichtung 3 gegenüberliegenden Basis-Führungsflächenanordnungen 22, 23 angeordnet ist.
Die Basis-Führungsflächenanordnungen 22, 23 repräsentieren zur Basiseinheit 5 gehörende Bestandteile der Linearführungsmittel 8. Darüber hinaus enthalten die Linearführungsmittel 8 als Bestandteile des Führungsabschnittes 34 ausgebildete Bestandteile, nämlich mindestens eine mit der ersten Basis-Führungsflächenanordnung 22 kooperierende erste Führungseinrichtung 35 und mindestens eine mit der zweiten Basis-Führungsflächenanordnung 23 kooperierende zweite Führungseinrichtung 36. Jeweils eine erste Führungseinrichtung 35 und eine zweite Führungseinrichtung 36 liegen sowohl in der Höhenrichtung 4 als auch in der Längsrichtung 2 auf gleicher Höhe miteinander, sodass sie einander paarweise zugeordnet sind und ein Führungseinrichtungspaar 37 bilden. Während die Linearbewegungseinheit 1 des Ausführungsbeispiels nur ein einziges solches Führungseinrichtungspaar 37 hat, ist eine nicht illustrierte Ausführungsform mit mehreren in der Längsrichtung 2 aufeinanderfolgenden Führungseinrichtungspaaren 37 ausgestattet.
Bevorzugt hat der Schlitten 6 einen mehrteiligen Aufbau, wobei die beiden Führungseinrichtungen 35, 36 jeweils als eine eigenständige Führungseinheit 38 ausgebildet sind, die von einem diesbezüglich separaten Schlittenkörper 42 des Schlittens 6 getragen wird. Die beiden Führungseinheiten 38 sind ebenso ein Bestandteil des Führungsabschnittes 34 wie ein zwischen die beiden Führungseinheiten 38 in der Höhenrichtung 4 hineinragender Zwischenabschnitt 43 des Schlittenkörpers 42.
Der Schlittenkörper 42 hat im Bereich seiner beiden jeweils einer der Basis-Führungsflächenanordnungen 22, 23 zugewandten Längsseiten eine abgestufte Kontur, aus der eine rinnenförmige Aufnahmezone 44 resultiert, die jeweils eine der beiden Führungseinheiten 38 aufnimmt. Jede Aufnahmezone 44 ist längsseits nur begrenzt von einer in der Höhenrichtung 4 nach unten in Richtung zu dem Bodenabschnitt 27 weisenden oberen Begrenzungsfläche 45 und einer in der Querrichtung 3 der benachbarten Basis-Führungsflächenanordnung 22, 23 zugewandten seitlichen Begrenzungsfläche 46, wobei diese beiden Begrenzungsflächen 45, 46 senkrecht zueinander stehen.
Jede Führungseinheit 38 hat ein als Führungsgehäuse 47 bezeichnetes Gehäuse und eine Vielzahl von Wälzlagerelementen 48, die in mindestens einem in dem Führungsgehäuse 44 ausgebildeten Umlaufkanal 51 aufgenommen und aneinandergereiht sind, und zwar in einer Weise, dass sie in der Kanallängsrichtung des Umlaufkanals 51 eine durch einen Doppelpfeil angedeutete Umlaufbewegung 50 ausführen können. Bevorzugt handelt es sich bei den Wälzlagerelementen 48 um Wälzkugeln.
Der einer Basis-Führungsflächenanordnung 22, 23 benachbarte Längenabschnitt jedes Umlaufkanals 51 hat eine schlitzartige Öffnung 52, durch die die Wälzlagerelemente 48 aus dem Führungsgehäuse 47 partiell herausragen können. Die momentan im Bereich der schlitzartigen Öffnung 52 befindlichen Wälzlagerelemente 48 sind von einem abstützend wirkenden Wandabschnitt des Umlaufskanals 51 derart abgestützt, dass in der Querrichtung 3 eine Kraftübertragung zwischen den Wälzlagerelementen 48 und dem Führungsgehäuse 47 möglich ist.
Die durch die schlitzartige Öffnung 52 hindurchragenden Wälzlagerelemente 48 liegen in abrollbarer Weise an der benachbarten Basis-Führungsflächenanordnung 22, 23 an. Wenn der Schlitten 6 die Arbeitsbewegung 7 ausführt, rollen die Wälzlagerelemente 48 an den Basis-Führungsflächenanordnungen 22, 23 ab und führen gleichzeitig die Umlaufbewegung 50 aus.
Exemplarisch hat jede Führungseinheit 38 zwei mit Wälzlagerelementen 48 bestückte Umlaufkanäle 51, die in der Höhenrichtung 4 zueinander beabstandet sind. Diese beiden Umlaufkanäle 51 haben in der Höhenrichtung 4 nebeneinander angeordnete schlitzartige Öffnungen 52, die von den sich momentan in diesem Bereich befindenden Wälzlagerelementen 48 durchgriffen werden. Exemplarisch wirken die Wälzlagerelemente 48 der beiden Umlaufkanäle 51 mit jeweils einer der beiden Führungsflächen 24 der benachbarten Basis-Führungsflächenanordnung 22, 23 zusammen.
Jeder Führungseinheit 38 ist eine Befestigungseinrichtung 53 zugeordnet, durch die sie in einem aktivierten Zustand der Befestigungseinrichtung 53 unbeweglich mit dem Schlittenkörper 42 verbunden ist. Bevorzugt ist jede Befestigungseinrichtung 53 so ausgebildet, dass sie in ihrem aktivierten Zustand das Führungsgehäuse 47 der zugeordneten Führungseinheit 38 in der Höhenrichtung 4 mit der benachbarten oberen Begrenzungsfläche 45 des Schlittenkörpers 42 fest verspannt.
Bevorzugt gehören zu jeder Befestigungseinrichtung 53 mehrere Befestigungsschrauben 54, die von der dem Bodenabschnitt 27 abgewandten Oberseite her ein in dem Schlittenkörper 42 ausgebildetes und zu der oberen Begrenzungsfläche 45 ausmündendes Befestigungsloch 55 durchsetzen und mit einem Gewindeschaft 56 in eine in dem Führungsgehäuse 47 ausgebildete Innengewindebohrung 57 eingeschraubt sind. Jede Befestigungsschraube 54 stützt sich mit einem sich an den Gewindeschaft 56 anschließenden Schraubenkopf 58 an einer der oberen Begrenzungsfläche 45 abgewandten Abstützfläche 61 des Schlittenkörpers 42 ab, zu der hin das Befestigungsloch 55 an seiner Oberseite ausmündet.
Im aktivierten Zustand der Befestigungseinrichtung 53 sind die zugeordneten Befestigungsschrauben 54 derart festgezogen, dass aufgrund des daraus zwischen dem Führungsgehäuse 47 und der oberen Begrenzungsfläche 45 resultierenden Kraftschlusses zumindest in der Querrichtung 3 und vorzugsweise insgesamt keine Relativbewegung mehr zwischen dem Führungsgehäuse 47 und dem Schlittenkörper 42 möglich ist. Dieser Zustand kann auch als Endbefestigungszustand bezeichnet werden.
Exemplarisch enthält jede Befestigungseinrichtung 53 zwei in der Längsrichtung 2 mit Abstand zueinander angeordnete Befestigungsschrauben 54. Die Anzahl der Befestigungsschrauben 54 kann allerdings auch eine andere sein.
Bevorzugt ist jede Befestigungseinrichtung 53 von lösbarer Art. Dies eröffnet die Möglichkeit, eine einmal montierte Führungseinheit 38 bei Bedarf wieder zu lösen und insbesondere auch vom Schlittenkörper 42 wieder zu entfernen.
Eine der beiden Führungseinheiten 38 des Führungseinrichtungspaars 37 ist als eine einstellbare Führungseinheit 38a ausgebildet, die wahlweise in unterschiedlichen bezüglich des Schlittenkörpers 42 in der Querrichtung 3 eingenommenen Relativpositionen positionierbar ist, um den Querabstand zwischen den beiden Führungseinheiten 38 so einzustellen, dass die Wälzlagerelemente 48 mit einer gewünschten Vorspannung an den Basis-Führungsflächenanordnungen 22, 23 anliegen. Die bezüglich des Schlittenkörpers 42 jeweils eingestellte Relativposition der einstellbaren Führungseinheit 38a wird im Folgenden zur besseren Unterscheidung als Führungsposition bezeichnet.
Die Einstellmöglichkeit und somit die Charakteristik als einstellbare Führungseinheit 38a beschränkt sich exemplarisch auf die Führungseinheit 38 der zweiten Führungseinrichtung 36, wohingegen für die Führungseinheit 38 der ersten Führungseinrichtung 35 keine derartige Einstellbarkeit vorgesehen ist, sodass diese Führungseinheit 38 zur besseren Unterscheidung auch als feststehende Führungseinheit 38b bezeichnet wird. Grundsätzlich könnten allerdings durchaus auch beide Führungseinrichtungen 35, 36 als einstellbare Führungseinheiten 38a ausgebildet sein.
Die Einstellbarkeit beschränkt sich exemplarisch auf einen deaktivierten Zustand der Befestigungseinrichtung 53, indem die einstellbare Führungseinheit 38a zwar an dem Schlittenkörper 42 bereits vorfixiert ist, jedoch immer über eine Bewegungsmöglichkeit in der Querrichtung 3 verfügt, sodass sie relativ zu dem Schlittenkörper 42 eine in der Querrichtung 3 orientierte, durch einen Doppelpfeil angedeutete Einstellbewegung 62 ausführen kann. Exemplarisch äußert sich dieser auch als Vorbefestigungszustand oder Einstell-Betriebszustand der Befestigungseinrichtung 53 bezeichenbare Betriebszustand in einer leicht gelösten Schraubverbindung der Befestigungsschrauben 54, wobei sich der für die Einstellbewegung 62 erforderliche Spielraum unter anderem dadurch ergibt, dass der das Befestigungsloch 55 durchsetzende Längenabschnitt des Gewindeschaftes 56 einen entsprechend kleineren Durchmesser hat als das Befestigungsloch 55 selbst.
Die Gebrauchsposition der feststehenden Führungseinheit 38b ist dadurch definiert, dass selbige mit ihrer der ersten Basis-Führungsflächenanordnung 22 zugewandten Rückseite an der zugeordneten seitlichen Begrenzungsfläche 46 anliegt und sich daran insbesondere abstützt.
Seitens der einstellbaren Führungseinheit 38a äußern sich unterschiedliche Führungspositionen in einem unterschiedlich großen Abstand zwischen der seitlichen Begrenzungsfläche 46 und der dieser seitlichen Begrenzungsfläche 46 zugewandten Rückseite 63 des Führungsgehäuses 47 der einstellbaren Führungseinheit 38a. Zwischen der seitlichen Begrenzungsfläche 46 und der Rückseite 63 erstreckt sich also ein spaltartiger Zwischenraum 64, dessen Breite von der eingestellten Führungsposition der einstellbaren Führungseinheit 38a abhängt.
Zur einfachen und dennoch präzisen Einstellung der Führungsposition der einstellbaren Führungseinheit 38a ist der Schlitten 6 mit einer Einstelleinrichtung 65 ausgestattet, deren bevorzugter Aufbau nachstehend beschrieben wird.
Zu der Einstelleinrichtung 65 gehört ein in dem Schlittenkörper 42 aufgenommenes Verdrängungsmedium 66, das relativ zu dem Schlittenkörper 42 beweglich ist und das kraftübertragend zwischen der einstellbaren Führungseinheit 38a und einem an dem Schlittenkörper 42 verstellbar angeordneten Betätigungsglied 67 der Einstelleinrichtung 65 angeordnet ist.
Das Betätigungsglied 67 lässt sich - insbesondere manuell - zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Betätigungsbewegung 68 antreiben, um mit einer Verdrängungskraft 71 auf das Verdrängungsmedium 66 einzuwirken, sodass das Verdrängungsmedium 66 mit einer aus der Verdrängungskraft 71 resultierenden Drückkraft 72 auf die einstellbare Führungseinheit 38a einwirkt. Die Wirkrichtung der Drückkraft 72 fällt mit der Querrichtung 3 zusammen und ist der zweiten Basis-Führungsflächenanordnung 23 zugewandt, an der die einstellbare Führungseinheit 38a mit ihren Wälzlagerelementen 48 anliegt.
Abhängig von der Intensität der Verdrängungskraft 71 und der daraus resultierenden Drückkraft 72 wird die einstellbare Führungseinheit 38a im noch nicht endbefestigten Zustand, also bei deaktivierter Befestigungseinrichtung 53, unter Ausführung der Einstellbewegung 62 zu einer mehr oder minder großen Positionsänderung bezüglich des Schlittenkörpers 42 gezwungen, wodurch die zwischen den beiden Führungseinheiten 38 und den beiden Basis-Führungsflächenanordnungen 22, 23 herrschende Vorspannung beeinflusst wird. Wenn bei diesem Vorgang die einstellbare Führungseinheit 38a die einer gewünschten Vorspannung entsprechende Führungsposition bezüglich des Schlittenkörpers 42 erreicht hat, wird die Betätigungsbewegung 68 gestoppt und die Befestigungseinrichtung 53 zur Endbefestigung der einstellbaren Führungseinheit 38a aktiviert.
Gemäß dem illustrierten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in dem Schlittenkörper 42 ein Aufnahmeraum 73 ausgebildet, in dem sich das Verdrängungsmedium 66 befindet. Bevorzugt erstreckt sich der Aufnahmeraum 73 in dem Zwischenabschnitt 43 des Schlittenkörpers 42, sodass er in der Höhenrichtung 4 auf gleicher Höhe mit der einstellbaren Führungseinheit 38a liegt.
Der Aufnahmeraum 73 hat zweckmäßigerweise eine mit der Längsrichtung 2 der Linearbewegungseinheit 1 zusammenfallende Längserstreckung, sodass er kanalartig gestaltet ist. Vorzugsweise hat er einen kreisrunden Querschnitt, sodass er insgesamt ein kreiszylindrisches Volumen definiert. Der Aufnahmeraum 73 erstreckt sich insbesondere parallel zur Längsachse der ebenfalls eine Längserstreckung aufweisenden einstellbaren Führungseinheit 38a.
Der Aufnahmeraum 73 mündet an einem in der Längsrichtung 2 orientierten axialen Endbereich des Schlittenkörpers 42 aus, wobei die dort befindliche Aufnahmeraumöffnung 74 durch das Betätigungsglied 67 verschlossen ist. Bevorzugt ist das Betätigungsglied 67 als ein Schraubglied ausgebildet, das im Bereich der Aufnahmeraumöffnung 74 in ein in der Aufnahmeraumwandung ausgebildetes Innengewinde 75 eingeschraubt ist. Das Betätigungsglied 67 hat hierzu ein komplementäres Außengewinde. Durch die Betätigungsbewegung 68, die hier eine Drehbewegung ist, lässt sich das Betätigungsglied 67 mit variabler Tiefe axial in den Aufnahmeraum 73 hineinschrauben.
Das Betätigungsglied 67 wirkt dabei über eine axial orientierte Betätigungsfläche 76 auf das Verdrängungsmedium 66 ein, das sich an der Betätigungsfläche 76 abstützt. Die Betätigungsfläche 76 kann zwar direkt an dem Betätigungsglied 67 ausgebildet sein, ist jedoch vorzugsweise und entsprechend dem illustrierten Ausführungsbeispiel an einem bezüglich des Betätigungsgliedes 67 separaten Kraftübertragungsglied 77 ausgebildet, das zwischen dem Verdrängungsmedium 66 und dem Betätigungsglied 67 eingegliedert ist und das durch das Betätigungsglied 67 in der Längsrichtung 2 relativ zu dem Schlittenkörper 42 linear verschiebbar ist.
Das Betätigungsglied 67 schirmt das Verdrängungsmedium 66 von dem Innengewinde 75 ab, was den Vorteil bietet, dass keine zu Beschädigungen führenden Interaktionen zwischen dem Verdrängungsmedium 66 und dem Innengewinde 75 auftreten.
An dem Betätigungsglied 67 ist ein von außerhalb des Schlittens 6 her zugänglicher Handhabungsabschnitt 78 ausgebildet, der eine einfache Einleitung eines die Betätigungsbewegung 68 hervorrufenden Drehmoments ermöglicht und der beispielsweise derart strukturiert ist, dass er das Ansetzen eines manuell betätigbaren Schraubwerkzeuges ermöglicht.
Die Einstelleinrichtung 65 ist exemplarisch so ausgebildet, dass eine richtungsmäßige Kraftumlenkung von der Verdrängungskraft 71 zu der Drückkraft 72 stattfindet. Während die Wirkrichtung der durch das Betätigungsglied 67 hervorrufbaren Verdrängungskraft 71 in der Längsrichtung 2 orientiert ist, ist die Wirkrichtung der Drückkraft 72 in der Querrichtung 3 orientiert.
Diese Kraftumlenkung resultiert exemplarisch daraus, dass der Aufnahmeraum 73 an seiner der einstellbaren Führungseinheit 38a zugewandten Seite von einer als Schubfläche 81 bezeichneten Wandfläche begrenzt ist, die in der Querrichtung 3 beweglich ist und die mit der einstellbaren Führungseinheit 38a zumindest in einer die Übertragung von Schubkräften ermöglichenden Weise bewegungsgekoppelt ist.
Exemplarisch ist die Schubfläche 81 an einem bezüglich des Schlittenkörpers 42 und bezüglich der einstellbaren Führungseinheit 38a separaten Schubglied 82 ausgebildet, das mit der Schubfläche 81 voraus von außen her in eine fensterartige Wanddurchbrechung 83 hineinragt, die eine den Aufnahmeraum 73 peripher begrenzende Begrenzungswand 84 des Schlittenkörpers 42 durchsetzt. Die Wanddurchbrechung 83 befindet sich in der Querrichtung 3 zwischen dem Aufnahmeraum 73 und dem Führungsgehäuse 47 der einstellbaren Führungseinheit 38a.
Das Schubglied 82 ist in der Querrichtung 3 relativ zu dem Schlittenkörper 42 beweglich und insbesondere verschiebbar. Es ist an seiner dem Aufnahmeraum 73 zugewandten Innenseite, an der die Schubfläche 81 ausgebildet ist, von dem Verdrängungsmedium 66 gemäß den Kraftpfeilen 86 mit einer Schubkraft schiebend beaufschlagt. Das Schubglied 82 liegt mit seiner der Schubfläche 81 in der Querrichtung 3 und der entgegengesetzten Außenfläche 85 an der ihm zugewandten Rückseite 63 der einstellbaren Führungseinheit 38a beziehungsweise an deren Führungsgehäuse 47 an, sodass aus der Schubkraft 86 die auf die einstellbare Führungseinheit 38a resultierende Drückkraft 72 resultiert.
Die Abmessungen des Schubgliedes 82 in der Querrichtung 3 sind so gewählt, dass das Schubglied 82 mit seinem die Außenfläche 85 aufweisenden äußeren Abschnitt stets über die Begrenzungswand 84 vorsteht, sodass der spaltartige Zwischenraum 64 ständig vorhanden ist, wodurch der einstellbaren Führungseinheit 38a bei entsprechender Betätigung des Betätigungsgliedes 67 stets auch ein eine Verringerung der Vorspannung bewirkendes Zurückweichen ermöglicht ist.
Die Wanddurchbrechung 83 ist bevorzugt nach Art eines Langloches gestaltet, was besonders gut aus 7 ersichtlich ist. Das bevorzugt leistenförmig oder balkenförmig ausgebildete Schubglied 82 ist zweckmäßigerweise derart in die Wanddurchbrechung 83 eingepasst, dass es diese Wanddurchbrechung 83 vollständig verschließt. Geführt durch die Randfläche der Wanddurchbrechung 83 kann das Schubglied 82 gleichwohl jederzeit eine Linearbewegung in der Querrichtung 3 ausführen.
Das bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel verwendete Verdrängungsmedium 66 hat eine fließfähige Konsistenz. Es hat quasi hydraulische Eigenschaften, obgleich es sich nicht um ein flüssiges Medium handelt. Konkret besteht das Verdrängungsmedium 66 hier aus einer Vielzahl relativ zueinander beweglicher formstabiler Verdrängungskörper 87, die den Aufnahmeraum 73 ausfüllen. Die Verdrängungskörper 82 liegen nur lose aneinander an und sind abgesehen davon, dass sie sich gegenseitig an einer Relativbewegung behindern, prinzipiell in dem Aufnahmeraum 73 frei beweglich.
Die Verdrängungskörper 87 sind insbesondere inkompressibel und in sich starr, sodass sie bei den im Betrieb der Einstelleinrichtung 65 auf sie einwirkenden Kräften nicht verformbar sind. Zweckmäßigerweise bestehen sie aus Stahl.
Es ist ferner zweckmäßig, wenn die Verdrängungskörper 87 kugelförmig ausgebildet sind. Dies trifft auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zu. Sie sind insbesondere nach Art von Schüttgut in dem Aufnahmeraum 73 aufgenommen, wobei der Aufnahmeraum 73 im vom Schlittenkörper 42 entfernten Zustand des Betätigungsgliedes 67 und des optional vorhandenen Kraftübertragungsgliedes 77 sehr einfach durch die dann offene Aufnahmeraumöffnung 74 hindurch befüllbar ist.
Zweckmäßigerweise sind die Verdrängungskörper 87 untereinander identisch ausgebildet. Kugelförmige Verdrängungskörper 87 haben beispielsweise einen Durchmesser im Bereich zwischen 1 mm und 2 mm.
Die Verdrängungskörper 87 können alternativ auch eine von der Kugelform abweichende Form haben, wobei allerdings die Kugelform das gegenseitige Abgleiten der Verdrängungskörper 87 begünstigt, was für ein feinfühliges und ruckfreies Einstellen der einstellbaren Führungseinheit 38a von Vorteil ist.
Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Verdrängungsmedium 66 um eine Flüssigkeit, die insbesondere eine sehr hohe Viskosität hat, sodass auch ohne aufwändige Abdichtmaßnahmen eine Leckage verhindert wird.
Bei einem ebenfalls nicht illustrierten Ausführungsbeispiel besteht das Verdrängungsmedium 66 aus einem zumindest weitestgehend inkompressiblen, gleichwohl jedoch elastisch verformbaren Festkörper, insbesondere aus einem Elastomermaterialkörper. Wenn der Aufnahmeraum 73 eine kanalartig längliche Formgebung wie beim Ausführungsbeispiel hat, kann als Verdrängungsmedium 66 ein zylindrischer Elastomerkörper in den Aufnahmeraum 73 eingesteckt sein.
Ohne weiteres können auch beide Führungseinheiten 38 des Führungseinrichtungspaars 37 als einstellbare Führungseinheiten 38a ausgebildet sein. Die Einstelleinrichtung 65 ist in diesem Fall bevorzugt so konzipiert, dass sie gleichzeitig mit beiden einstellbaren Führungseinheiten 38a zusammenwirkt. In diesem Fall ist insbesondere vorgesehen, dass die Begrenzungswand 84 auch an der der ersten Führungseinrichtung 35 zugewandten Längsseite eine mit einem Schubglied 82 bestückte Wanddurchbrechung 83 hat, sodass das Verdrängungsmedium 66 in der Lage ist, in der Querrichtung 3 einander entgegengesetzt orientierte Drückkräfte 72 auf die beiden dann vorhandenen einstellbaren Führungseinheiten 38a auszuüben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 112016004620 T5 [0002]
DE 69506989 T2 [0003]
EP 1206027 B1 [0004]

Claims

Linearbewegungseinheit, mit mindestens einem Schlitten (6), der zur Ausführung einer linearen Arbeitsbewegung (7) an einer Basiseinheit (5) in einer Längsrichtung (2) der Linearbewegungseinheit (1) verschiebbar gelagert ist und der für seine verschiebbare Lagerung mindestens eine Führungseinrichtung (36) aufweist, die mit beweglichen Wälzlagerelementen (48) in einer zu der Längsrichtung (2) rechtwinkeligen Querrichtung (3) der Linearbewegungseinheit (1) an einer Basis-Führungsflächenanordnung (36)der Basiseinheit (5) abrollbar anliegt und die als eine bezüglich eines Schlittenkörpers (42) des Schlittens (6) separate, einstellbare Führungseinheit (38a) ausgebildet ist, wobei der Schlitten (6) eine Einstelleinrichtung (65) aufweist, durch die in einem bezüglich des Schlittenkörpers (42) beweglichen Zustand der einstellbaren Führungseinheit (38a) eine in der Querrichtung (3) bezüglich des Schlittenkörpers (42) eingenommene Führungsposition der einstellbaren Führungseinheit (38a) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (65) ein in dem Schlittenkörper (42) diesbezüglich beweglich aufgenommenes und in der Querrichtung (3) der Linearbewegungseinheit (1) mit einer die Führungsposition der einstellbaren Führungseinheit (38a) vorgebenden Drückkraft (72) auf die einstellbare Führungseinheit (38a) einwirkendes Verdrängungsmedium (66) enthält, wobei die Einstelleinrichtung (65) ferner über ein an dem Schlittenkörper (42) angeordnetes Betätigungsglied (67) verfügt, das zum Hervorrufen der Drückkraft (72) mit einer Verdrängungskraft (71) auf das Verdrängungsmedium (66) einwirkt, wobei das Betätigungsglied (67) zur Einstellung der Verdrängungskraft (71) und der daraus resultierenden Drückkraft (72) relativ zu dem Schlittenkörper (42) verstellbar ist.
Linearbewegungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (6) einen Führungsabschnitt (34) mit mindestens einem Paar (37) jeweils über bewegliche Wälzlagerelemente (48) verfügender Führungseinrichtungen (35, 36) aufweist, wobei die beiden Führungseinrichtungen (35, 36) jedes Paares (37) von Führungseinrichtungen (35, 36) in der Querrichtung (3) der Linearbewegungseinheit (1) einander entgegengesetzten Längsseiten des Führungsabschnittes (34) zugeordnet sind, wobei der Führungsabschnitt (34) zwischen zwei in der Querrichtung (3) der Linearbewegungseinheit (1) einander zugewandten Basis-Führungsflächenanordnungen (22, 23) der Basiseinheit (5) angeordnet ist und beide Führungseinrichtungen (35, 36) jedes Paares (37) von Führungseinrichtungen (35, 36) jeweils mit Wälzlagerelementen (48) in abrollbarer Weise an einer der beiden Basis-Führungsflächenanordnungen (22, 23) anliegen, wobei mindestens eine der beiden Führungseinrichtungen (35, 36) jedes Paares (37) von Führungseinrichtungen (35, 36) eine einstellbare Führungseinheit (38a) ist.
Linearbewegungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Führungseinrichtung (35, 36) als eine bezüglich des Schlittenkörpers (42) separate Führungseinheit (38) ausgebildet ist.
Linearbewegungseinheit nach Anspruch 3 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine der beiden Führungseinheiten (38) jedes Paares (37) von Führungseinrichtungen (35, 36) eine mit der Einstelleinrichtung (65) zusammenwirkende einstellbare Führungseinheit (38a) ist.
Linearbewegungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweckmäßigerweise manuell verstellbar ausgebildete Betätigungsglied (67) an einer in der Längsrichtung (2) der Linearbewegungseinheit (1) orientierten Stirnseite des Schlittenkörpers (42) angeordnet ist.
Linearbewegungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkrichtung der durch das Betätigungsglied (67) hervorgerufenen Verdrängungskraft (71) in der Längsrichtung (2) der Linearbewegungseinheit (1) orientiert ist.
Linearbewegungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede einstellbare Führungseinheit (38a) zur Fixierung ihrer Führungsposition durch eine Befestigungseinrichtung (53) an dem Schlittenkörper (42) befestigt ist.
Linearbewegungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (53) mindestens eine zwischen dem Schlittenkörper (42) und der einstellbaren Führungseinheit (38a) wirksame Befestigungsschraube (54) enthält.
Linearbewegungseinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede einstellbare Führungseinheit (38a) durch die zugeordnete Befestigungseinrichtung (53) in einer zu der Querrichtung (3) und der Längsrichtung (2) der Linearbewegungseinheit (1) rechtwinkeligen Höhenrichtung (4) mit dem Schlittenkörper (42) diesbezüglich unbewegbar verspannbar oder verspannt ist.
Linearbewegungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungsmedium (66) inkompressibel ist.
Linearbewegungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungsmedium (66) eine fließfähige Konsistenz hat.
Linearbewegungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungsmedium (66) aus einer Vielzahl relativ zueinander beweglicher formstabiler Verdrängungskörper (87) besteht, die zweckmäßigerweise kugelförmig gestaltet sind.
Linearbewegungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schlittenkörper (42) ein das Verdrängungsmedium (66) enthaltender Aufnahmeraum (73) ausgebildet ist, der zum einen von einer auf das Verdrängungsmedium (66) einwirkenden und durch Verstellen des Betätigungsgliedes (67) beweglichen Betätigungsfläche (76) begrenzt ist und der zum anderen von einer mit der einstellbaren Führungseinheit (38a) bewegungsgekoppelten und durch das Verdrängungsmedium (66) in der Querrichtung (3) der Linearbewegungseinheit (1) beaufschlagten Schubfläche (81) begrenzt ist.
Linearbewegungseinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (73) eine mit der Längsrichtung (2) der Linearbewegungseinheit (1) zusammenfallende Längserstreckung hat, wobei er an einem axialen Endbereich von der dem Betätigungsglied (67) zugeordneten beweglichen Betätigungsfläche (76) und an einer Längsseite von der der einstellbaren Führungseinheit (38a) zugeordneten beweglichen Schubfläche (81) begrenzt ist.
Linearbewegungseinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsglied (67) ein in den Schlittenkörper (42) eingeschraubtes und durch Verdrehen axial bewegbares Schraubglied ist, wobei die Betätigungsfläche (76) zweckmäßigerweise an einem separaten, zwischen dem Betätigungsglied (67) und dem Verdrängungsmedium (66) angeordneten und relativ zu dem Schlittenkörper (42) linear verschiebbaren Kraftübertragungsglied (77) ausgebildet ist.
Linearbewegungseinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schlittenkörper (42) zwischen dem Aufnahmeraum (73) und der einstellbaren Führungseinheit (38a) eine eine periphere Begrenzungswand (84) des Aufnahmeraumes (73) in der Querrichtung (3) der Linearbewegungseinheit (1) durchsetzende fensterartige Wanddurchbrechung (83) ausgebildet ist, in die ein in der Querrichtung (3) der Linearbewegungseinheit (1) verschiebbares Schubglied (82) hineinragt, wobei das Schubglied (82) an einer dem Aufnahmeraum (73) zugewandten Innenseite die Schubfläche (81) aufweist und mit einer diesbezüglich entgegengesetzten Außenfläche (85) an der einstellbaren Führungseinheit (38a) anliegt, wobei die Wanddurchbrechung (83) zweckmäßigerweise nach Art eines Langloches gestaltet ist.
Linearbewegungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede Führungseinheit (38) als eine Wälzelement-Umlauf-Führungseinheit ausgebildet ist, die ein Führungsgehäuse (47) aufweist, in dem mindestens ein ringförmig in sich geschlossener Umlaufkanal (51) ausgebildet ist, in dem eine Vielzahl der Wälzlagerelemente (48) angeordnet ist, die in der Kanallängsrichtung aneinandergereiht und unter Ausführung einer Umlaufbewegung (50) in der Kanallängsrichtung relativ zu dem Führungsgehäuse (47) bewegbar sind.
Linearbewegungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiseinheit (5) einen Basiskörper (25) aufweist, wobei jede Basis-Führungsflächenanordnung (22, 23) an einer an dem Basiskörper (25) befestigten Führungsschiene (26) ausgebildet ist.
Linearbewegungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie als eine Linearantriebseinheit (1a) ausgebildet ist, wobei sie eine an der Basiseinheit (5) angeordnete und mit dem Schlitten (6) in Antriebsverbindung stehende Antriebseinrichtung (12) aufweist, durch die die lineare Arbeitsbewegung (7) des Schlittens (6) hervorrufbar ist.