DE10337035A1

DE10337035A1 - Kettenmodul einer Wälzkörpereinheit

Info

Publication number: DE10337035A1
Application number: DE10337035A
Authority: DE
Inventors: Chun-Liang Wu; Chin-Pei Wang
Original assignee: Hiwin Mikrosystem Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2023-08-13
Also published as: US6966698B2; US20050036721A1; DE10337035B4

Abstract

Kettenmodul einer Wälzkörpereinheit zum Beabstanden mehrerer Wälzkörper, mit mehreren Abstandshaltern, die die Wälzkörper auf Abstand halten, wobei jeweils zwei benachbarte Abstandshalter einen Zwischenraum bilden, in dem jeweils ein Wälzkörper angeordnet ist und eine Rollbewegung ausführen kann, Endteilen, die an beiden Enden des Kettenmoduls vorgesehen sind, um die Wälzkörper im Kettenmodul zu begrenzen, und einem Gliederband zum Verbinden der Endteile und der Abstandshalter, wobei sich das Kettenmodul aus zwei Kettenhälften zusammensetzt, die jeweils Abstandshalter, Endteile und ein Gliederband enthalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kettenmodul einer Wälzkörpereinheit, insbesondere einer linearen Führung, eines Kugelspindelmechanismus oder eines linearen Wälzkörperlagers. Die Wälzkörpereinheit ist für mechanische, elektronische, automatische, Halbleiter-Vorrichtungen und dergleichen verwendbar.
Aufnahmevorrichtungen zum Aufnehmen von Wälzkörpern des Standes der Technik lassen sich grundsätzlich in zwei Kategorien unterteilen: Im einen Fall handelt es sich um unabhängige einzelne Aufnahmekörper, und im anderen Fall um eine Aufnahmevorrichtung, die aus untereinander verbundenen einzelnen Aufnahmeteilen zusammengesetzt ist.

Ein Beispiel für die erste Kategorie zeigt die 11, in der ein Gleitblock 11 auf einer Schiene geführt ist und in seinem Inneren mit mehreren Wälzkörpern 20 versehen ist, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Wälzkörpern 20 ein einzelner Aufnehmer 30 vorgesehen ist, um zu verhindern, dass die Wälzkörper 20 aneinander anschlagen. Die Montage dieser Ausführungsform ist relativ aufwändig, da die Wälzkörper und die einzelnen Aufnehmer abwechselnd in den Gleitblock eingesetzt werden müssen. Außerdem liegen die Aufnehmer und die Wälzkörper unmittelbar aneinander an, was die Rollbewegung der Wälzkörper beeinträchtigt.

Bei der in 12 gezeigten Ausführungsform besteht die Aufnahmevorrichtung 31 aus mehreren unabhängigen Abstandshaltern 311, die durch eine flexible Kette 312 miteinander verbunden sind, so dass die entsprechenden Wälzkörper 20 in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Abstandshaltern 311 liegen. Die Aufnahmevorrichtung 31 dieser Ausführungsform wird in der Weise hergestellt, dass die Wälzkörper in eine Gießform gelegt und durch Spritzgießen hergestellt werden. Hierbei muss das Material und die Spritzgießmaschine hohen Qualitätsanforderungen genügen, was zu entsprechend hohen Herstellungskosten führt. Aufgrund des speziellen Herstellungsverfahrens liegen auch bei dieser Ausführungsform die Abstandshalter und Wälzkörper sehr dicht beieinander, was die Rollbewegung der Wälzkörper beeinträchtigt.

Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll ein Kettenmodul einer Wälzkörpereinheit zum Beabstanden mehrer Wälzkörper geschaffen werden, die möglichst einfach und kostengünstig zu fertigen ist und die eine möglichst ungehinderte Rollbewegung der Wälzkörper ermöglicht.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Kettenmoduls einer Wälzkörpereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Gleitblock;
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Kettenmoduls in 1;
3 eine vergrößerte Detailansicht des Kettenmoduls in 2 ; 4 eine der 3 entsprechende Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Kettenmoduls;
5 eine der 3 entsprechende Detailansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des Kettenmoduls;
6 eine Querschnittsansicht verschiedener Ausführungsformen der Abstandshalter des Kettenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 eine perspektivische Ansicht eines Endteils des Kettenmoduls der Erfindung;
8 eine Querschnittsansicht des Endteils in 7;
9 eine andere Ausführungsform des Kettenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
10 eine perspektivische Darstellung des Kettenmoduls in 2 bei der Montage.
11 eine perspektivische Ansicht einer Wälzkörpereinrichtung gemäß dem Stand der Technik;
12 eine perspektivische Ansicht einer Aufnahmevorrichtung einer Wälzkörpereinheit gemäß dem Stand der Technik.
Die 1 zeigt ein Kettenmodul einer Wälzkörpereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Gleitblock, bei dem die Wälzkörper 20 Kugeln sind. Die Kette des Kettenmoduls ist als „Clip-Kette" bzw. „Kluppen-Kette" (clip-chain) ausgebildet, wie im folgenden noch genauer erläutert wird. Die Wälzkörper 20 werden im Gleitblock 10 durch das Kettenmodul 40 so positioniert, dass die Wälzkörper 20 eine vorgegebene Lage relativ zueinander einhalten und innerhalb des Gleitblockes 10 in endlosen Laufbahnen abrollen können.
2 ist eine Explosionsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des Kettenmoduls. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht das Kettenmodul aus zwei Kettenhälften 40a. Grundsätzlich könnte das Kettenmodul jedoch auch aus mehr als zwei Kettenteilen zusammengesetzt sein. Jede der beiden Kettenhälften 40a besteht aus einem Gliederband 41, Abstandshaltern 42 und zwei Endteilen 43, 44. Die Abstandshalter 42 sind mit den Endteilen 43, 44 durch das Gliederband 41 verbunden, welches sich aus einem aufnehmenden Bandabschnitt 411 und einem Endbandabschnitt 412 zusammensetzt. Die Abstandshalter 42 dienen dazu, die Wälzkörper 20 auf Abstand zueinander zu halten, wobei jeweils zwei benachbarte Abstandshalter 42 zwischen sich einen Zwischenraum bilden, der jeweils einen Wälzkörper 20 aufnimmt und eine Rollbewegung des Wälzkörpers ermöglicht.
3 ist eine vergrößerte perspektivische Detailansicht einer der Kettenhälften in 2. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht jeder Abstandshalter 42 aus einem Basisabschnitt 421, einem Abstützabschnitt 422 und einem Eingriffsabschnitt 423. Die Eingriffsabschnitte 423 der Abstandshalter 42 sind als sich ergänzende zusammenwirkende Verbindungspaare ausgebildet, um den Eingriffsbereich zu vergrößern, wenn die beiden Kettenhälften miteinander in Eingriff stehen, so dass die Abstandshalter 42 der Kettenhälften fest und präzise miteinander verbunden werden können. Jeder Eingriffsabschnitt 422 verläuft ausgehend vom Basisabschnitt 421 unter einem speziellen Winkel, derart, dass der Wälzkörper nur Punktkontakt mit dem Kettenmodul hat. Der Basisabschnitt 421 jedes Abstandshalters 42 ist mit dem entsprechenden aufnehmenden Bandabschnitt 411 des Gliederbandes 41 einstückig ausgebildet, so dass die gesamten Abstandshalter 42 einstückig miteinander verbunden sind. Auf diese Weise können die Wälzkörpern in den Zwischenräumen zwischen jeweils zwei beweglichen Abstandshaltern 42 angeordnet werden. Außerdem ist der Innenumfang des aufnehmenden Bandabschnittes 411 des Gliederbandes 41 zwischen jeweils zwei benachbarten Abstandshaltern 42 so ausgebildet, dass er an die Außenform des Wälzkörpers angepasst ist, um eine ungehinderte Rollbewegung der Wälzkörper zu ermöglichen.
4 ist eine der 3 entsprechende vergrößerte Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Kettenhälfte. Bei dieser Ausführungsform ist der Eingriffsabschnitt 423 jedes Abstandshalters 42 zusätzlich mit einer Befestigungs- bzw. Verriegelungsvorrichtung versehen; in diesem Fall ist der Eingriffsabschnitt 423 an seiner Oberseite mit einer Stift-Loch-Struktur versehen, die paarweise einander zugeordnet sind.
Ferner ist auf beiden Seiten der Eingriffsabschnitte 423 eine Rippen-Nut-Struktur vorgesehen, die ebenfalls paarweise einander zugeordnet sind, um ein Lösen der Abstandshalter aufgrund von Torsionsbewegungen zu verhindern.
Die 5 ist eine den 3 und 4 entsprechende Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Kettenhälfte, bei der die zusätzlichen Befestigungsvorrichtungen an den Eingriffsabschnitten 423 der Abstandshalter 42 in Form von Leisten und Nuten ausgebildet sind, die paarweise einander zugeordnet sind, um ein Lösen der Abstandshalter aufgrund von Torsionsbewegungen zu verhindern.
6 ist eine Querschnittsdarstellung verschiedener Ausführungsformen der Abstandshalter des Kettenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung. Jeder Abstandshalter 42 der Kettenhälfte hat einen Eingriffsabschnitt 423, so dass jeweils zwei Abstandshalter 42 miteinander verbindbar sind, um einen vollständigen Abstandshalter zu bilden. Die Form und Abmessungen des Basisabschnittes 421 jedes Abstandshalters 42 werden durch die Konfiguration des entsprechenden Abstützabschnittes 422 sowie der Krümmung der Laufbahn der Wälzkörper im Gleitblock bestimmt.
Bei der Ausführungsform der 6A sind die Abstandshalter streifenförmig ausgebildet, wobei die Eingriffsabschnitte 423 durch eine lineare Einwärts- und Auswärts-Bewegung miteinander in Eingriff gebracht werden und die Abstützabschnitte 422 radial nach außen ragen. Der Unterschied der 6B hierzu besteht darin, dass die Abstandshalter, wenn sie zusammengesetzt sind, eine runde Form haben. Die Eingriffsabschnitte 423 der Ausführungsform der 6C haben eine doppelt konvex-konkave Form, während bei der Ausführungsform der 6D die Abstützabschnitte 422 senkrecht zu dem aufnehmenden Bandabschnitt 411 nach außen ragen.
7 ist eine perspektivische Ansicht des Endteils des Kettenmoduls, während 8 eine Querschnittsansicht des Endteiles ist. Die Kettenhälften haben jeweils ein Endteil 43 und ein Endteil 44, die beide durch den Endbandabschnitt 412 verbunden sind, wie in 7 zu sehen ist. Der Endbandabschnitt 412 ist gebogen ausgebildet (flexure-formed), damit er eine bessere Flexibilität hat. Außerdem sind die Endteile des Kettenmoduls so ausgebildet, dass sie miteinander in Eingriff treten und den zugehörigen Wälzkörper aufnehmen können. Wie in 8 dargestellt ist, ist am Innenumfang des Endteils 43 ein Lagerabschnitt 431 vorgesehen, der an die Form der Wälzkörper angepasst ist, um den am Ende vorgesehenen Wälzkörper umgreifen zu können. In der gleichen Weise ist am Außenumfang des Endteils 43 ein Lagerabschnitt 432 vorgesehen, der an die Form der Wälzkörper angepasst ist, so dass das Kettenmodul außen mit einem Wälzkörper verbunden werden kann. Außerdem werden die Endteile 43 und 44 dadurch miteinander verbunden, dass das Endteil 44 in das Endteil 43 eingesteckt wird. Das Endteil 44 ist ebenfalls mit einem Lagerabschnitt 441 versehen, der mit dem Lagerabschnitt 431 des Endteils 43 zu sammenwirkt, so dass die Endteile 43, 44 einwandfrei miteinander in Eingriff gebracht werden können.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kettenmoduls, bei dem die Wälzkörper 50 als – zylindrische – Rollen ausgebildet sind. Auch hier setzt sich das Kettenmodul aus zwei Kettenhälften zusammen, und die Abstandshalter 42 dienen wiederum zum Beabstanden der Wälzkörper 50, wobei jeweils zwei benachbarte Abstandshalter 42 zwischen sich einen Zwischenraum zur Aufnahme eines Wälzkörpers 50 bilden.
Die 10 ist eine perspektivische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels des Kettenmoduls, bei dem die Kettenhälften 40b jeweils ein erstes und zweites Endteil 43 bzw. 44 haben, die mit den Abstandshaltern 42 verbunden sind. Ferner ist ein zentrales Endteil 45 in der Mitte der Kettenhälften 40b vorgesehen, wobei die Abstandshalter 42 zu beiden Seiten des zentralen Endteiles 45 in gleicher Anzahl vorgesehen sind. Bei der Montage wird anfangs ein Wälzkörper 20 in das zentrale Endteil 45 eingesetzt, und hierauf wird das Kettenmodul zu beiden Seiten des zentralen Endteiles 45 nach oben gefaltet, wobei dann jeweils ein Abstandshalter 42 nacheinander einen Wälzkörper 20 aufnimmt, bis ein vollständiges Kettenmodul einschließlich Wälzkörper gebildet ist.

Claims

Kettenmodul einer Wälzkörpereinheit zum Beabstanden mehrerer Wälzkörper (20), mit: mehreren Abstandshaltern (42), die die Wälzkörper (20) auf Abstand halten, wobei jeweils zwei benachbarte Abstandshalter (42) einen Zwischenraum bilden, in dem jeweils ein Wälzkörper (20) angeordnet ist und eine Rollbewegung ausführen kann, Endteilen (43, 44), die an beiden Enden des Kettenmoduls vorgesehen sind, um die Wälzkörper (20) im Kettenmodul zu begrenzen, und einem Gliederband (41) zum Verbinden der Endteile (43) und der Abstandshalter (42), wobei sich das Kettenmodul aus zwei Kettenhälften (40a) zusammensetzt, die jeweils Abstandshalter (42), Endteile (43, 44) und ein Gliederband (41) enthalten.
Kettenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (42) der Kettenhälften (40a) jeweils einen Eingriffsabschnitt (423) zum Verbinden der entsprechenden Abstandshalter (42) der beiden Kettenhälften aufweisen.
Kettenmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Eingriffsabschnitt (423) der Abstandshalter (42) zusätzlich mit einer Befestigungsvorrichtung in Form von Stiften, Rippen oder Leisten versehen ist, um ein Lösen der Abstandshalter (42) der beiden Kettenhälften voneinander zu verhindern.
Kettenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (42) jeder Kettenhälfte (40a) jeweils mit einem Abstützabschnitt (422) versehen sind, der sich unter einem solchen Winkel nach außen erstreckt, dass der Wälzkörper (20) durch Punktkontakt aufgenommen wird.
Kettenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume zwischen zwei benachbarten Ab standshaltern (42) an die Form der Wälzkörper (20) so angepasst sind, dass die Wälzkörper (20) sich nicht gegenseitig behindern, wobei das Gliederband (412) zum Verbinden der Endteile (43, 44) als flexibles Band ausgebildet ist.
Kettenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endteile (43, 44) miteinander so verbindbar sind, dass zwei Kettenhälften miteinander vereinigt werden können, um ein vollständiges Kettenmodul vorgegebener Länge zu bilden.
Kettenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentrales Endteil (45) in der Mitte der Kettenhälften (40b) gebildet ist, dass die Abstandshalter (42) zu beiden Seiten des zentralen Endteiles (45) in ihrer Anzahl ausgeglichen sind, und dass die Endteile (43, 44) an beiden Enden der Kettenhälften (40b) miteinander verbindbar sind, um zwei Kettenhälften vereinigen und dadurch ein vollständiges Kettenmodul bilden zu können.
Kettenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (20) Kugeln sind.
Kettenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (50) Rollen sind.