DE19931724A1

DE19931724A1 - Linearführungseinheit

Info

Publication number: DE19931724A1
Application number: DE19931724A
Authority: DE
Inventors: Martin Hermann; Stefan Lohr
Original assignee: FOEHRENBACH MANFRED GmbH
Current assignee: FOEHRENBACH MANFRED GmbH
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2001-02-01

Abstract

Eine Linearführungseinheit ist aus einem Grundträger (1) und einer mit dem Grundträger (1) verschraubten Führungsschiene (2), auf der ein Wagen (3) verschiebbar gleitet, aufgebaut. Um die Herstellung einer Linearführungseinheit zu verkürzen, zu vereinfachen und zu verbilligen sowie gleichzeitig deren Qualität, insbesondere bezüglich sehr genauer Abmessungen und bezüglich der Stabilität, beträchtlich zu erhöhen, ist im Grundträger (1) eine Schwalbenschwanznut (4) vorgesehen, in der eine Führungsschiene (2) mit ihrem Schwalbenschwanz (12) sitzt. Zur formschlüssigen, lückenhaften und flächenhaften Verbindung zwischen der Führungsschiene (2) und dem Grundträger (1) ist in eine parallel neben der Schwalbenschwanznut (11) verlaufende Klemmnut (4) ein Klemmkeil (5) gepreßt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearführungseinheit mit einer an einem Grundträger befestigten Führungsschiene.

Derartige Linearführungseinheiten sind universell für eine große Anzahl von Einsatzzwecken geeignet und dienen dazu, eine hochpräzise Führung für eine lineare Verschiebebewegung zu realisieren. Zu diesem Zweck ist eine hochpräzise gefer tigte Führungsschiene vorgesehen, auf der ein Wagen ver schieblich gelagert ist. Der Wagen dient zur Beförderung von Teilen. Um den Wagen bewegen zu können, ist an ihm der Läufer eines Linearmotors befestigt, dessen Primärteil - der Spulen teil - auf dem Läufer befestigt ist, während dessen Sekundär teil - der Magnetteil - am Grundträger angeordnet ist. Auch die umgekehrte Anordnung ist möglich. Der Spulenteil ist dann am Grundträger befestigt, während der Magnetteil am Läufer angeordnet ist. Mittels eines Meßsystems wird die Position des Wagens erfaßt und seine Geschwindigkeit gesteuert.

Die Führungsschiene ist mittels Schraubverbindungen mit dem Grundträger verschraubt. Wegen der üblichen kurzen Bohrungs abstände von nur 25 bis 50 mm sind derartige Linearführungs einheiten in ihrer Herstellung äußerst kostenintensiv und stellen hohe Anforderungen an die Präzision.

Um die Dichtlippen der Wagen vor Beschädigung beim Überfahren der Bohrungen mit den Schrauben zu schützen, sind die Schrau ben mit Kunststoffkappen, Stahlbändern oder dergleichen ab zudecken. Diese Nachteile beziehen sich nur auf die Herstel lung und die Herstellungskosten einer derartigen Linearfüh rungseinheit, denn sie verlängern und verteuern deren Produk tion.

Ein weit schwererwiegender Nachteil betrifft aber die Pro duktqualität, denn an jeder Bohrungstelle der Führungsschiene liegt eine Inhomogenität vor, welche die Stabilität der Füh rungsschiene verringert und eine Schwächung des Querschnitts verursacht. Weil diese Schwächung des Querschnitts eindeutig aber nach dem Schleifen die Geradheit der Führungsschiene begrenzt, sind der Präsizison der linearen Führungsbewegung Grenzen gesetzt. Eine Steigerung der Präzision der linearen Führung ist auch bei noch so hohem Aufwand während der Pro duktion nicht mehr zu erzielen. Trotz des besonders hohen Aufwandes in der Produktion, der in den zahlreichen zu boh renden Bohrungen sowie den einzubringenden und anzuziehenden Schrauben und schließlich dem Abdecken der Bohrungen begrün det liegt, ist das Endergebnis eine bezüglich der Präzision und Stabilität begrenzte lineare Führung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Linearführungsein heit so zu gestalten, daß eine erhebliche Steigerung der Qua lität, insbesondere der Genauigkeit der linearen Führung, durch eine Verringerung des Aufwandes bei der Herstellung erzielt wird.

Bei der Erfindung, einer Linearführungseinheit mit einer an einem Grundträger befestigten Führungsschiene wird diese Auf gabe dadurch gelöst, daß im Grundträger eine Schwalben schwanznut zur Aufnahme der mit einem Schwalbenschwanz ausge statteten Führungsschiene vorgesehen ist, daß entlang der Schwalbenschwanznut eine Klemmnut verläuft, in die zur Erzeu gung einer formschlüssigen Verbindung zwischen der Führungs schiene und dem Grundträger ein Klemmkeil eingepreßt ist.

Es sind keinerlei Bohrungen oder Verschraubungen mehr erfor derlich, weil die Führungsschiene mit dem Schwalbenschwanz einfach in die Schwalbenschwanznut des Grundträgers geschoben wird und durch Einpressen des Klemmkeils in die Klemmnut formschlüssig im Grundträger befestigt wird.

Weil die Führungsschiene wegen der fehlenden Bohrungen voll kommen homogen ist, besitzt sie eine hervorragende Stabilität und zeichnet sich durch äußerste Präzision aus.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß der Klemmkeil und die Klemmnut so aneinander angepaßt sind, daß zwischen diesen beiden Teilen eine lückenlose Flächenberüh rung erzielt wird, wodurch eine hervorragende Stabilität und Festigkeit der Verbindung sowie eine präzise Geradheit der Führung erzielt wird.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Schwalbenschwanznut des Grundträgers und der Schwalbenschwanz der Führungsschiene so aneinander angepaßt, daß zwischen dem Grundträger und der Führungsschiene eine lückenlose Flächen berührung erzielt wird, die eine stabile Verbindung sowie eine ausgezeichnete Geradheit der Führung bewirkt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Winkel am Klemmkeil vorteilhafterweise so gewählt, daß er selbsthemmend gegen Herausdrücken aus der Klemmnut gesichert ist.

Der Grundträger kann beispielsweise so gestaltet sein, daß er bis auf einen Schlitz ein geschlossenes Profil aufweist. Am Grundträger können z. B. eine Winkelnut zur Aufnahme eines ersten Sekundärteiles sowie eine Längsnut zur Aufnahme eines zweiten Sekundärteiles eines Linearantriebes angeordnet sein. Die beiden Sekundärteile können beispielsweise in der Winkel nut bzw. in der Längsnut mittels eines Klebstoffes befestigt sein.

Ebenso kann das Primärteil des Linearantriebs in einer Nut des Läufers mittels Klebstoff befestigt sein.

Es ist ferner vorteilhaft, am Läufer eine Anschraubfläche zur Befestigung eines von der Führungsschiene geführten Wagens vorzusehen, dessen Position mittels eines am Läufer angeord neten Sensors eines Meßsystems bestimmt wird. Die Steuerung des Wagens erfolgt ebenfalls mittels des Sensors des Meßsy stems. Zur Aufnahme einer zu befördernden Last kann am Steg des Läufers, der durch den Schlitz des Grundträgers ragt, ein Lastträger befestigt sein.

Die Qualität der erfinderischen Linearführungseinheit wird nun nicht etwa, wie zu erwarten wäre, durch eine Erhöhung des Aufwandes bei der Produktion, sondern ganz im Gegenteil in überraschender Weise durch eine geschickte - eben erfinderi sche - Verringerung des Produktionsaufwandes erzielt. Neben der höheren Qualität, insbesondere bezüglich der Stabilität und der Genauigkeit der Abmessungen, zeichnet sich die Erfin dung durch eine sehr kompakte Bauweise aus.

Die Erfindung wird nun anhand der in der Zeichnung enthalte nen Figuren näher beschrieben und erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung Fig. 2 einen Wagen mit einem Primärteil in einer ersten perspektivischen Darstellung und

Fig. 3 den Wagen und das Primärteil in einer zweiten perspektivischen Darstellung.

Es wird nun das in der Fig. 1 im Querschnitt gezeigte erste Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und erläutert. Im Innern eines Grundträgers 1 mit rechteckförmigem Quer schnitt ist ein Hohlraum mit etwa ebenfalls rechteckigem Querschnitt vorgesehen. Auf der Unterseite dieses Hohlraums verläuft in Längsrichtung eine Schwalbenschwanznut 11, in der der Schwalbenschwanz 12 einer Führungsschiene 2 sitzt. Par allel zur Schwalbenschwanznut 11 verläuft eine Klemmnut 4, in der ein Klemmkeil 5 sitzt. Ein Wagen 3 mit U-förmigem Profil wird von der Führungsschiene 2 geführt. An der Oberseite und an einer Seite des Wagens 3 ist ein Läufer 7 mit einem Pri märteil 6 eines Linearantriebs befestigt. Das nach der Form eines Flacheisens ausgebildete Primärteil 6 befindet sich oberhalb der Oberseite des Wagens 3 und liegt parallel zu dieser Oberseite. Zwischen dem Primärteil 6 und der Oberseite des Wagens 3 ist ein erstes Sekundärteil 8 angeordnet, wäh rend in dem Zwischenraum zwischen dem Primärteil 6 und der oberen Innenseite des Grundträgers 1 ein zweites Sekundärteil 9 angeordnet ist, das in einer Längsnut 15 des Grundträgers 1 liegt und beispielsweise mittels Klebstoff in dieser Längsnut 15 befestigt ist. Die Spulen des zweiten Sekundärteils 9 sit zen auf einem Winkeleisen 18, dessen gebogener Teil in einer Winkelnut 14 des Grundträgers 1 sitzt. Der gebogene Teil des Winkeleisens 18 kann beispielsweise mittels eines Klebstoffs in der Winkelnut 14 befestigt sein. Der Grundträger 1 weist auf einer Seite einen Schlitz 19 auf, durch den ein Steg 20 eines Lastträgers ragt, der an einer Seite des Wagens 3 be festigt ist. Der Schlitz 19 wird mittels eines Abdeckbandes 10 abgedichtet, so daß der Hohlraum im Grundträger 1 vor Schmutz geschützt ist.

Der Grundträger 1 kann z. B. aus stanggepreßtem Aluminium her gestellt sein. Die Führungsschiene 2 wird in die Schwalben schwanznut 11 geschoben und anschließend mittels des Klemm keiles 5 formschlüssig befestigt. Durch das Einspressen des Klemmkeils 5 wird der Steg zwischen der Klemmnut 4 und der Schwalbenschwanznut 11 gegen die Anlagefläche der Führungs schiene 2 gedrückt, wobei das Material infolge Überschreitens der Streckgrenze in Richtung des Schwalbenschwanzes 12 der Führungsschiene 2 fließt. Durch diese Maßnahme wird entlang der gesamten Führungsschiene 2 eine formschlüssige lückenlose Verbindung zwischen der Schwalbenschwanznut und dem Schwal benschwanz 11 erzielt.

Eine Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispieles sieht vor, den Winkel am Klemmkeil 5 so zu wählen, daß der Klemmkeil 5 selbsthemmend und somit gegen Herausdrücken gesichert in der Klemmnut 4 sitzt.

An dieser Stelle seien nun die Vorteile der Erfindung anhand der Fig. 1 erläutert.

Die Führungsschiene 2 und der Grundträger 1 weisen keinerlei Bohrungen zur Aufnahme von Schraubverbindungen auf und zeich nen sich daher durch große Formstabilität und sehr genaue Abmessungen aus. Die aufwendigen Verschraubungsarbeiten sind durch einen einzigen Arbeitsgang, nämlich das Einpressen des Klemmkeils 5 in die Klemmnut 4 ersetzt. Die Führungsschiene 2 wird in die Schwalbenschwanznut 4 geschoben und läßt sich deshalb sogar bei einem Grundträger 1 mit geschlossenem Pro fil ohne Schwierigkeiten einsetzen. Mit konventioneller Schraubentechnik ist dies jedoch nicht möglich.

Bei der Montage werden die Sekundärteile 8 und 9 mittels ei ner Fixiervorrichtung genau in ihrer vorgesehenen Position gehalten und anschließend mittels Klebstoff in der Längsnut 15 und der Winkelnut 14 befestigt. Diese Maßnahmen ermögli chen es, den erforderlichen engen Luftspalt zwischen dem Pri märteil 6 und den Sekundärteilen 8 und 9 selbst bei großen Längen des Primärteils und der Sekundärteile genau einzuhal ten, ohne daß sehr enge, nur schwer einzuhaltende und teure Fertigungstoleranzen der Einzelteile notwendig sind.

Die Spulen des Primärteiles 6 sind beispielsweise mit einem Epoxidharz fest in eine Nut am Läufer 7 eingegossen, so daß auf aufwendige Schraubverbindungen verzichtet werden kann und in weiterer vorteilhafter Weise Raum eingespart wird.

Durch die Maßnahme, die Spulen des Primärteils 6 in einer Nut des Läufers 7 mit Harz zu vergießen, ist ein Ausrichten des Primärteils 6 parallel zu den Führungen überflüssig, weil der Abstand und die Flucht unmittelbar durch den Läufer im Zu sammenhang mit der Vergußform für die Spulen reproduzierbar herstellbar sind.

Zur Bestimmung der Position und zur Steuerung des Wagens 3 ist am Läufer 7 ein Sensor 20 eines Meßsystems befestigt. Der durch die Öffnung des Grundträgers 1 ragende Steg 19 des Läu fers 7 ist mittels eines Abdeckbandes 10 abgedichtet.

In der Fig. 2 sind in einer perspektivischen Darstellung von oben gesehen der Läufer 7 mit dem Primärteil 6 und der Wagen 3 gezeigt. Am Läufer 7 ist ein Sensor 20 befestigt. Fig. 3 zeigt in Draufsicht den Läufer 7 mit seinem Primärteil 6 so wie den Wagen 3. Am Läufer 7 sind Bohrungen 21 für ein Was serkühlsystem vorgesehen.

Bezugszeichenliste

1

Grundträger

2

Führungsschiene

3

Wagen

4

Klemmnut

5

Klemmkeil

6

Primärteil

7

Läufer

8

erstes Sekundärteil

9

zweites Sekundärteil

10

Abdeckband

11

Schwalbenschwanznut

12

Schwalbenschwanz

13

Winkelnut

14

Längsnut

15

Steg

17

Winkeleisen

18

Schlitz

19

Steg

20

Sensor

21

Bohrungen für Wasserkühlsysteme

Claims

1. Linearführungseinheit mit einer an einem Grundträger (1) befestigten Führungsschiene (2) dadurch gekennzeichnet, daß im Grundträger (1) eine Schwalbenschwanznut (11) zur Auf nahme der mit einem Schwalbenschwanz (12) ausgestatteten Füh rungsschiene (2) vorgesehen ist, daß entlang der Schwalben schwanznut (11) eine Klemmnut (4) verläuft, in die zur Erzeu gung einer formschlüssigen Verbindung zwischen der Führungs schiene (2) und dem Grundträger (1) ein Klemmkeil (5) einge preßt ist.

2. Linearführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmkeil (5) und die Klemmnut (4) so aneinander ange paßt sind, daß zwischen dem Klemmkeil (5) und der Klemmnut (4) eine lückenlose Flächenberührung besteht.

3. Linearführungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lückenlose Flächenberührung durch Fließen des Materi als bewirkt ist.

4. Linearführungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwalbenschwanznut (11) des Grundträgers (1) und der Schwalbenschwanz (12) der Führungsschiene (2) so aneinander angepaßt sind, daß zwischen dem Grundträger (1) und der Füh rungsschiene (2) eine lückenlose Flächenberührung erzielt wird.

5. Linearführungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel am Klemmkeil (5) so gewählt ist, daß er selbst hemmend gegen Herausdrücken gesichert in der Klemmnut (4) sitzt.

6. Linearführungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundträger bis auf einen Schlitz (18) ein geschlosse nes Profil aufweist.

7. Linearführungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundträger (1) eine Winkelnut (13) zur Aufnahme eines ersten Sekundärteiles (8) und eine Längsnut (14) zur Aufnahme eines zweiten Sekundärteiles (9) eines Linearantriebs vor gesehen sind.

8. Linearführungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der beiden Sekundärteile (8, 9) in der Winkelnut (13) bzw. in der Längsnut (14) die Nuten mit einem Klebstoff ausgegossen sind.

9. Linearführungseinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärteil (6) des Linearantriebs in einer Nut des Läufers (7) mittels eines Klebstoffs eingegossen ist.

10. Linearführungseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Läufer (7) eine Anschraubfläche zur Befestigung eines von der Führungsschiene (2) geführten Wagens (3) vorgesehen ist.

11. Linearführungseinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Läufer (7) ein Sensor (20) eines Meßsystems zur Be stimmung der Position und zur Steuerung des Wagens (3) be festigt ist.

12. Linearführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Steg (19) des Läufers (7), der durch den Schlitz (18) des Grundträgers (1) ragt, ein Lastträger (15) zur Aufnahme einer zu befördernden Last befestigt ist.