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Die Erfindung betrifft eine Lineareinheit mit einem Läufer, der längs einer
Bewegungsbahn hin- und herbewegbar angeordnet ist, und mit wenigstens
einer mit dem Läufer bewegungsfest verbundenen Schmiervorrichtung,
welche wenigstens ein mit der Bewegungsbahn in Schmierkontakt
stehendes Schmierelement und wenigstens ein Schmiermittel-Reservoir
aufweist. Und sie betrifft insbesondere eine Weiterbildung der
Schmiervorrichtung der aus der DE 100 26 238 A1 bekannten Lineareinheit. Daher
wird die Offenbarung der DE 100 26 238 A1 hiermit vollinhaltlich in Bezug
genommen und zum Teil der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung
gemacht.
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In der Praxis hat sich gezeigt, dass bei der aus der DE 100 26 238 A1
bekannten Lineareinheit das Schmiermittel nicht mit der den hohen
Qualitätsanforderungen der Anmelderin genügenden Gleichmäßigkeit
abgegeben wird. Vielmehr kommt es zu unerwünschten Schwankungen der
Schmiermittelabgabe.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Lineareinheit der eingangs
genannten Art anzugeben, bei welcher das Schmiermittel mit konstanterer
Abgaberate abgegeben wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lineareinheit der eingangs
genannten Art gelöst, bei welcher wenigstens eine Funktionseinheit
vorgesehen ist, welche den in dem Schmiermittel-Reservoir herrschenden
Druck im Wesentlichen auf einem konstanten Wert hält. Die Erfindung
beruht auf folgender Erkenntnis: Bei der gattungsgemäßen
Schmiervorrichtung entsteht durch die Saugwirkung des Schmierelements, das das
Schmiermittel auf die zu schmierenden Flächen überträgt, im Schmiermittel-
Reservoir ein Unterdruck. Durch diesen Unterdruck gibt die Schmiereinheit
nur im Betrieb Schmiermittel ab, während bei Stillstand der Lineareinheit
kein Schmiermittel abgegeben wird. Mit laufender Schmiermittelabgabe
nimmt nun der Unterdruck im Schmiermittel-Reservoir zunächst immer
weiter zu, und zu einem zufälligen Zeitpunkt kommt es zu einem mehr oder
weniger starken Druckausgleich mit anschließend höherer
Schmiermittelabgaberate. Erfindungsgemäß wird nun dafür Sorge getragen, dass der im
Schmiermittel-Reservoir herrschende Druck im Wesentlichen keinen
Druckschwankungen mehr unterliegt, so dass das Schmiermittel im Betrieb
der Lineareinheit mit im Wesentlichen konstanter Rate abgegeben wird.
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Um der Gefahr einer Verschmutzung der gesamten Anlage, in der die
Lineareinheit eingebaut ist, durch Schmiermittel vorbeugen zu können,
kann zudem vorgesehen sein, dass die Funktionseinheit den Eintritt von
Luft aus der Umgebung in das Schmiermittel-Reservoir zulässt, den Austritt
von Schmiermittel aus dem Schmiermittel-Reservoir hingegen verhindert.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass in dem Schmiermittel-Reservoir
ein Unterdruck herrscht, kann die Funktionseinheit also mit Rückschlag-
Funktion ausgebildet sein.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Funktionseinheit in einem Aufnahmedurchgang einer das Schmiermittel-Reservoir
begrenzenden Wandung angeordnet ist. Dabei kann die Funktionseinheit in
diesem Aufnahmedurchgang in einfacher Weise mittels einer
Montagebuchse gesichert sein.
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Bei einer Lineareinheit mit Spindeltrieb, bei welcher eine Gewindemutter
des Läufers eine die Bewegungsbahn repräsentierende Gewindespindel
umgibt und auch das Schmiermittel-Reservoir die Gewindespindel
zumindest auf einem Teil ihres Umfangs umgibt und radial außerhalb des
Schmierelements angeordnet ist, kann wenigstens ein Aufnahmedurchgang
in einer das Schmiermittel-Reservoir nach radial innen begrenzenden
Wandung vorgesehen sein. Hierdurch kann in einfacher Weise ein
unbeabsichtigter Schmiermittelaustritt mit der Folge einer Verschmutzung
der gesamten Lineareinheit und deren Umgebung verhindert werden. Bei
einem unbeabsichtigten Austritt von Schmiermittel nach radial innen hin
gelangt dieses Schmiermittel auf die Gewindespindel und wird von dieser
mittels der üblicherweise vorgesehenen Vorrichtungen zum Abtragen von
Schmutz oder/und überschüssigem Schmiermittel wieder entfernt.
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Alternativ ist es jedoch genauso möglich, dass wenigstens ein
Aufnahmedurchgang ein im Wesentlichen in Richtung der Spindelachse
verlaufender Durchgang ist.
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Gemäß einer ersten Ausführungsalternative kann die Funktionseinheit als
Rückschlagventil ausgebildet sein, welches das Schmiermittel-Reservoir mit
der Umgebung verbindet. Die Rückschlagfunktion kann dabei
beispielsweise dadurch realisiert sein, dass das Rückschlagventil eine von
elastischem Material umgrenzte Durchtrittsöffnung aufweist, die
normalerweise auf Grund der Eigenelastizität des Materials verschlossen ist, sich
jedoch bei Überschreiten einer vorbestimmten Druckdifferenz öffnet. Als
elastisches Material kommt dabei vorzugsweise Gummi oder gummiartiges
Material in Frage. Die, vorzugsweise als Schlitz ausgebildete,
Durchtrittsöffnung kann beispielsweise in einem verschlossenen Ende eines im
Wesentlichen rohrförmigen Abschnitts des Rückschlagventils vorgesehen
sein.
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Um das Ventil in konstruktiv einfacher Weise als Rückschlagventil
ausbilden zu können, kann sich der im Wesentlichen rohrfömige Abschnitt
zumindest in einer zur Rohrachse im Wesentlichen orthogonal verlaufenden
Erstreckungsrichtung verjüngen. Niedrige Anschaffungskosten des Ventils
können beispielsweise dadurch sichergestellt werden, dass das Ventil im
Wesentlichen vollständig aus elastischem Material gebildet ist. Für die
Rückschlagfunktion ist es ferner vorteilhaft, wenn das Ventil in dem
Aufnahmedurchgang derart angeordnet ist, dass die Durchgangsöffnung
zum Schmiermittel-Reservoir hin weist.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsalternative kann die Funktionseinheit
semipermeable Membrane aufweisen, d. h. eine Membrane, die für Luft
durchlässig, für Schmiermittel hingegen undurchlässig ist.
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Schließlich kann die Funktionseinheit eine elastische Membrane sein,
welche das Schmiermittel-Reservoir wenigstens teilweise umgrenzt und
deren dem Schmiermittel-Reservoir abgewandte Oberfläche mit der
Umgebung in Verbindung steht. Mit zunehmender Schmiermittelabgabe
verformt sich diese Membrane im Sinne einer Abhnahme des
Speichervolumens des Schmiermittel-Reservoirs. Die Elastizität der Membrane sorgt
dabei für den Unterdruck, der erforderlich ist, um zu gewährleisten, dass
das Schmiermittel nur im Betrieb der Lineareinheit abgegeben wird. Durch
Vorspannen der elastischen Membran kann zum einen der Betrag des in
dem Schmiermittel-Reservoir herrschenden Unterdrucks auf einen
gewünschten Wert eingestellt werden, und kann zum anderen sichergestellt
werden, dass sich der Wert des Unterdrucks im Verlaufe der
Schmiermittelabgabe nicht oder zumindest nur unwesentlich ändert.
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Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel an Hand
der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
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Fig. 1 eine grobschematische, nicht maßstabsgetreue Schnittansicht der
grundlegenden Teile einer Lineareinheit;
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Fig. 2 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Lineareinheit;
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Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Lineareinheit gemäß
Fig. 2;
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Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf ein Ventilelement der
Ausführungsform der Fig. 2 und 3;
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Fig. 5 eine Schnittansicht des Ventilelements gemäß Fig. 4 längs der Linie
V-V in Fig. 4;
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Fig. 6 eine schematische Schnittansicht eines Teils einer zweiten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lineareinheit; und
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Fig. 7 eine schematische Schnittansicht eines Teils einer dritten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lineareinheit.
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In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Wälzkörperschraubtrieb als Beispiel für
eine erfindungsgemäße Lineareinheit allgemein mit 10 bezeichnet. Er
umfasst eine Gewindespindel 12 mit einer Spindelachse S und einem auf
der Gewindespindel 12 in Richtung der Spindelachse S hin- und
herverfahrbaren Führungswagen 14, der zur Anbringung einer durch den
Wälzkörpergewindetrieb 10 verstellbaren (nicht dargestellten)
Funktionseinheit dient. Der Führungswagen 14 umfasst einen Führungswagen-
Hauptteil 16 und eine von dem Führungswagen-Hauptteil 16 gesondert
ausgebildete Gewindemuttereinheit 18, welche in einen Axialdurchgang
16a des Führungswagen-Hauptteils 16 relativ zu diesem unverdrehbar
eingesetzt ist.
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In der Außenumfangsfläche 12a der Gewindespindel 12 ist wenigstens eine
Spindelnut 12b ausgebildet. Je nach der Anzahl der schraubenförmig
ineinander verlaufenden Spindelnuten 12b handelt es sich bei der
Gewindespindel 12 um eine ein- oder mehrgängige Gewindespindel. In der
Innenumfangsfläche 18a der Gewindemuttereinheit 18 ist eine
entsprechende Anzahl von Gegenspindelnuten 18b ausgebildet, welche zusammen
mit den Spindelnuten 12b der Gewindespindel 12 einen Gewindekanal 20
bilden, der ebenso wie ein in Fig. 1 gestrichelt dargestellter Rückführkanal
22 Teil eines endlosen Umlaufkanals 24 ist, in dem eine Vielzahl von in Fig.
1 nicht dargestellten Wälzkörpern, vorzugsweise Kugeln, angeordnet ist.
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In an sich bekannter Weise ist der Führungswagen 14 an einer (nicht
dargestellten) Profilschiene geführt, die sich an einem Führungsgehäuse
lastübertragend abstützt, so dass die Muttereinheit 18 keine bzw.
annähernd keine Last auf die Gewindespindel 12 zu übertragen braucht und
bezüglich der Spindelachse S unverdrehbar ist, welche in (ebenfalls nicht
dargestellten) Endstücken des Führungsgehäuses um die Spindelachse S
verdrehbar gelagert ist. Auf diese Weise kann eine Drehung der
Gewindespindel 12 um die Spindelachse S in eine Linearbewegung des
Führungswagens 14 in Richtung der Spindelachse S umgesetzt werden.
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Wie man in Fig. 1 ferner erkennt, steht bei dem erfindungsgemäßen
Wälzkörperschraubtrieb 10 im Bereich des linken Axialendes des
Führungswagen-Hauptteils 16 an die Stirnfläche 18c der Gewindemuttereinheit 18
angrenzend noch Bauraum 26 zur Verfügung, der erfindungsgemäß zur
Aufnahme einer Schmiervorrichtung 28 genutzt wird, deren Aufbau mit
Bezug auf die nachfolgenden Figuren näher erläutert werden soll:
Gemäß Fig. 2 und 3 umfasst die Schmiervorrichtung 28 einen Grundkörper
30, an dessen Innenumfangsfläche 30a eine Schraubennut 30b vorgesehen
ist. In der Schraubennut 30b sind schraubenförmige, beispielsweise aus
Filz oder dergleichen gefertigte, Elemente 32, 33 angeordnet. Von diesen
schraubenförmigen Elementen ist das Element 32 ein Schmierelement,
während die in Richtung der Spindelachse S vor oder/und hinter dem
Schmierelement 32 angeordneten Elemente 33 Abstreifelemente sind.
Diese Abstreifelemente 33 haben die Aufgabe, das Schmierelement 32 vor
Schmutzpartikeln zu schützen, die unerwünschterweise in den Bereich der
Schmiervorrichtung 28 eintreten konnten. Ferner haben sie die Aufgabe,
von der Gewindespindel 12 überschüssiges Schmiermittel wieder
abzunehmen, um deren gleichmäßige Schmierung sicherzustellen.
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An der Außenseite des Grundkörpers 30 ist ein Schmiermittel-Reservoir 34
ausgebildet. Der Grundkörper 30 umfasst hierzu im Bereich seiner beiden
Längsenden Ringansätze 30c und 30d, welche in radialer Richtung über die
im Wesentlichen zylindrische Außenumfangsfläche 30e des Grundkörpers
30 hinausragen. Auf diese Ringansätze 30c und 30d ist eine Abdeckhülse
36 aufgeschoben, so dass im Zusammenwirken mit Dichtungsringen 38 ein
geschlossener Hohlraum für das Schmiermittel-Reservoir 34 entsteht.
Ferner ist eine Verschlussschraube 35 für eine Zugangsöffnung zum
Befüllen des Schmiermittel-Reservoirs 34 mit Schmiermittel, vorzugsweise
Schmieröl, dargestellt.
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Etwa im Bereich der Längsmitte des Grundkörpers 30 weist dieser zwei
Ringrippen 30f auf, die sich in radialer Richtung zwar über die
Außenumfangsfläche 30e des Grundkörpers 30 erstrecken, jedoch nicht so weit
wie die Ringansätze 30c und 30d. In der von diesen beiden Ringrippen 30f
begrenzten Ringnut 30g ist ein Schmiermittel-Ansaugelement 40
aufgenommen, das mit seiner Außenumfangsfläche 40a an der Innenfläche
der Abdeckhülse 36 anliegt. An der Innenumfangsfläche 40b des
Schmiermittel-Ansaugelements 40 ist ein in den Figuren nicht dargestellter
Docht vorgesehen, der eine radiale Durchbrechung des Grundkörpers 30
durchgreift und die Außenumfangsfläche des schraubenförmigen
Schmierelements 32 berührt. Auf diese Weise kann Schmiermittel vom
Schmiermittel-Reservoir 34 zum Schmierelement 32 nachgeführt werden.
Dieser Docht kann als Dochtansatz des Ansaugelements 40 oder als ein
von dem Ansaugelement 40 gesondert ausgebildetes Teil gefertigt und in
die Verbindungsöffnung eingesetzt sein. Ferner kann anstelle des Dochtes
eine Membraneinheit in dem Durchgang angeordnet werden, welche
Schmiermittel nur in einer Richtung, nämlich vom Reservoir 34 zum
Schmierelement 32 hin passieren lässt, also als eine Art Rückschlagventil
arbeitet.
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Um einen Austritt von Schmiermittel aus dem Bereich der
Schmiervorrichtung 28 verhindern zu können, sind im Bereich der Längsenden der 30i und
30k des Grundkörpers 30 Dichtvorrichtungen 42 mit inneren Dichtlippen
42a vorgesehen. Eine äußere Nase 42b (Fig. 3) stellt die Beibehaltung der
gewünschten Relativdrehstellung zwischen der Dichtvorrichtung 42 und der
Gewindespindel 12 sicher.
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Gemäß Fig. 2 ist im Bereich des Längsendes 30k des Grundkörpers 30 in
diesem Grundkörper ferner ein Sicherungsstift 44 eingeschraubt, dessen
radial inneres Ende zum Eingriff in eine Spindelnut 12b der Gewindespindel
12 bestimmt ist und so die gewünschte Relativstellung des Grundkörpers
30 und somit der gesamten Schmiervorrichtung 28 bezüglich der
Gewindespindel 12 sicherstellt.
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Schließlich sind in dem Grundkörper 30 eine Mehrzahl von Durchgängen 46
und 48 vorgesehen, von denen die Durchgänge 46 sich bezüglich der
Spindelachse S in radialer Richtung erstrecken und das Schmiermittel-
Reservoir 34 mit der Innenumfangsfläche 30a des Grundkörpers 30
verbinden, und von denen sich die Durchgänge 48 in axialer Richtung
erstrecken. Jeder dieser Durchgänge 46, 48 ist an einem seiner Enden
erweitert ausgebildet. In jeden dieser Durchgänge 46, 48 ist ein
Ventilelement 50 eingesetzt. Die Ventilelemente 50 umfassen einen Schaft
50a, einen erweiterten Kopfteil 50b und einen axialen Durchgang 50c, der
an dem freien Ende des Schafts 50a zu einem Schlitz 50d verengt ist. Das
Ventilelement 50 ist aus Gummi oder einem gummiartigen Material
gebildet. Das den Schlitz 50d aufweisende Ende des Schafts 50a ist ferner
so ausgelegt, dass der Schlitz 50d auf Grund der Eigenelastizität des
Materials des Ventilelements 50 im Normalfall verschlossen ist, sich jedoch
bei Überschreiten einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen dem im
Durchgang 50c herrschenden Druck und dem in der Umgebung
herrschenden Druck öffnet.
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Das Ventilelement 50 ist mit seinem erweiterten Kopf 50b in den
erweiterten Abschnitt der Durchgänge 46, 48 eingesetzt, wobei der Schaft
50a jeweils zum Schmiermittel-Reservoir 34 hin weist. Die Ventilelemente
50 sind in den Durchgängen 46, 48 durch Montagehülsen 52 gesichert,
welche nach Einführen der Ventilelemente 50 in die Durchgänge 46, 48 in
die erweiterten Abschnitte dieser Durchgänge in Presspassung eingefügt
werden. Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, weist der
Außendurchmesser des Schafts 50a einen geringfügig geringeren Wert auf
als der Innendurchmesser der Durchgänge 48 bzw. der Montagehülsen 52.
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In Ergänzung der vorstehenden Erläuterung einer Ausführungsform, bei
welcher die Funktionseinheiten von Rückschlagventilen 50 gebildet sind,
sei angemerkt, dass zusätzlich oder alternativ auch Funktionseinheiten
vorgesehen sein können, welche gemäß Fig. 6 als semipermeable
Membrane 150 ausgebildet sind, d. h. als Membranen, die für Luft
durchlässig, für Schmiermittel hingegen undurchlässig sind. Obgleich die in
Fig. 6 dargestellte Membrane 150 in einem radialem Durchgang 146
aufgenommen ist, ist selbstverständlich auch eine Aufnahme in einem axialen
Durchgang, ähnlich dem Durchgang 48 der vorstehenden
Ausführungsform, denkbar.
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Gemäß Fig. 7 kann die Funktionseinheit schließlich auch als elastische
Membrane 250 ausgebildet sein, die zwischen dem Grundkörper 230 und
der Abdeckhülse 236 eingespannt ist. Die Rückseite 250e dieser
Membrane 250 steht mit der Umgebung über einen Durchgang 236a der
Abdeckhülse 236 in Verbindung und ist somit mit Atmosphärendruck
beaufschlagt. Der Druckunterschied zwischen dem in dem Schmiermittel-
Reservoir 234 herrschenden Unterdruck und dem Atmosphärendruck wird
dabei durch die Elastizität der Membrane 250 ausgeglichen.
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Wenn im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von einem "im
Wesentlichen konstanten Druck" die Rede war, so ist dies - am Beispiel
eines Ventils erläutert - in dem Sinne zu verstehen, dass das Ventil bei
einem ersten vorbestimmten, in dem Schmiermittel-Reservoir herrschenden
Druck öffnet und bei einem zweiten vorbestimmten, in dem Schmiermittel-
Reservoir herrschenden Druck wieder schließt, wobei die Druckdifferenz
zwischen dem ersten und dem zweiten vorbestimmten Druck einen
möglichst geringen Wert aufweist.