DE20012602U1

DE20012602U1 - Hohlprofil

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Publication number: DE20012602U1
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Priority date: 2000-07-20
Filing date: 2000-07-20
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2010-07-21

Description

HAGEMANN, BRAUN & HELD

PATEbTT ANWÄLTE
EUROPEAN ATTORNEYS
HANNOVER · MÜNCHEN

Hildesheimer Straße 133 ■ 30173 Hannover ■ Email: Braun.Pat@t-online.de ■ Tel 0511/9 80 57 27 ■ Fax 0511/9 80 55 34

Anmelder:

Wilhelm Tamke
Celler Straße 30

27374 Visselhövede

u. Z.: Tam-23-G 20. Juli 2000

Hohlprofil

Die Erfindung betrifft ein als Tragelement dienendes Hohlprofil, mit zumindest einer außenseitig mit einer Wandfläche des Hohlprofils verschweißten Aufnahme, welche insbesondere zur Anordnung einer Linearführungsschiene vorgesehen ist.

Auf einem solchen Tragelement werden in der heutigen Fertigungstechnik beispielsweise linear verfahrbare Automaten oder Handlingsroboter aufgebaut. Dabei ist das Tragelement außenseitig mit einer Aufnahme ausgestattet, auf der in einem späteren Montageschritt eine für die lineare Verfahrbarkeit erforderliche Linearführungsschiene fixiert wird.

Zum Erreichen der hierbei entscheidenden hohen Positioniergenauigkeit bei zugleich hoher maximaler Verfahrgeschwindigkeit ist eine geringe Fertigungstoleranz sowie eine hohe Steifigkeit des Hohlprofils erforderlich, da gegebenenfalls auftretende Fertigungstoleranzen zu Abweichungen des späteren Endproduktes von der Sollbeschaffenheit und so zu einer inakzeptablen Verminderung der Qualität führen.

Die Aufnahme für die Linearführungsschiene wird zunächst mit dem Hohlprofil verschweißt und anschließend spanend bearbeitet, wobei eine exakte Positionierung der Linearführungsschiene durch einen Vorsprung erleichtert wird. Hierzu wird der zunächst im wesentlichen rechteckige Metallstreifen abschnittsweise abgetragen, wobei der Vorsprung zurückbleibt. Nach dem Anbringen der erforderlichen Fixierstellen kann die Linearführungsschiene daher problemlos mit der Aufnahme verbunden werden, ohne daß hierbei zusätzlicher Aufwand für die Positionierung entstehen würde.

Als problematisch bei der erforderlichen hohen Maßhaltigkeit des Hohlprofiles erweist sich die durch die thermischen Einflüsse verursachte Abweichung vom Sollmaß. Dabei führt das Aufschweißen der Aufnahme dazu, daß sich das Hohlprofil derart verzieht und dadurch eine aufwendige Nachbearbeitung, insbesondere das Richten des Hohlprofiles, erforderlich wird. Man könnte daran denken, zur Vermeidung dieses Problems einen symmetrischen Wärmeeintrag beim Aufschweißen der Aufnahme zu realisieren, so daß sich die thermischen Einflüsse gegenseitig ausgleichen. Diese scheitert in der Praxis jedoch bereits daran, das die Anordnung der Linearführungsschiene im wesentlichen bereits durch die konstruktive Ausgestaltung des Handlingsroboters, insbesondere durch die bei der Verfahrbewegung auftretenden Kräfte festgelegt ist. Dabei sind die Linearführungsschienen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, wobei in der Praxis zumeist eine planparallele Anordnung an einer Außenwandfläche vorgesehen ist.

Weiterhin entstehen durch die anschließende spanende Bearbeitung der Aufnahme weitere thermische Einflüsse, die im Anschluß an den zuvor erforderlichen Richtvorgang zum Erreichen des Sollmaßes erneut zu einer Abweichung führen. Dabei können abwechselnd zusätzliche Richtvorgänge und Fräsbearbeitungen erforderlich werden, um das gewünschte Sollmaß zu erreichen. Ein zugleich sowohl zur Längsachse als auch zu den Querachsen symmetrischer Wärmeeintrag, ist daher in der Praxis kaum realisierbar.
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Zur Problemlösung ist weiterhin bereits daran gedacht worden, die Dimensionierung des Hohlprofiles einschließlich der Wandstärke auf den erwarteten Wärmeeintrag abzustimmen. Diese führt jedoch zu einem erheblichen Aufwand, wobei eine Abweichung vom Sollwert auch hierbei nicht zuverlässig ausgeschlossen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Hohlprofii derart auszuführen, daß auch bei einer hohen thermischen Einwirkung eine Abweichung vom Sollmaß weitgehend verhindert wird. Dabei sollen insbesondere auch konventionelle Verfahren zum Aufschweißen und zur spanenden Bearbeitung der Aufnahme uneingeschränkt anwendbar sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Hohlprofil gemäß den Merkmalen des Petefl$ünspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist also ein Hohlprofil vorgesehen, bei dem die das Hohlprofii zumindest eine im Inneren des Hohlprofils angeordnete Verstärkungsrippe aufweist. Durch die im Inneren des Hohlprofiles angeordnete Verstärkungsrippe wird in einfacher Weise eine

Verformung und damit Abweichung von der Sollbeschaffenheit des Hohlprofils unter dem Einfluß einer thermischen Einwirkung vermieden. Die Verstärkungsrippe führt dabei zu einer erhöhten Steifigkeit des Hohlprofiles, so daß die thermischen Einflüsse gleichermaßen auf verschiedene Abschnitte des Hohlprofiles übertragen werden. Demnach führt auch eine anschließende spanende Bearbeitung der Aufnahmen nicht zu einer Abweichung von der Sollbeschaffenheit. Mehrere Aufnahmen können daher entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck auch an einer gemeinsamen Wandfläche des Hohlprofiles angebracht werden. Dabei können die äußeren Abmessungen unverändert beibehalten werden, so daß das Aufschweißen der Aufnahme ebenso wie die Fixierung der Linearführungsschiene in konventioneller Weise erfolgen kann. Dabei erhöht sich das Gewicht des Hohlprofiles nur unwesentlich, so daß eine konstruktive Neugestaltung des Hohlprofils bzw. der damit aufzubauenden Anlage nicht erforderlich ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist auch dadurch gegeben, daß sich die Verstärkungsrippe zwischen zwei im wesentlichen gegenüberliegenden Wandflächen des Hohlprofils erstreckt. Hierdurch werden auftretende Verformungskräfte unmittelbar auf die gegenüberliegende Wandfläche übertragen, so daß unerwünschte einseitige Biegekräfte verhindert werden. Dabei kann zugleich die erforderliche Wandstärke deutlich vermindert werden, um so eine weitere Gewichtsreduzierung realisieren zu können. 20

Hierbei ist es auch besonders zweckmäßig, wenn die Verstärkungsrippe derart im Inneren des Hohlprofiles angeordnet ist, daß hierdurch im wesentlichen gleich große Querschnittsflächen des Hohlprofiles begrenzt sind. Die hierdurch erreichbare gleichmäßige Krafteinleitung führt zu einer optimalen Aussteifung des Hohlprofiles, so daß eine Verformung des Hohlprofiles unter einem thermischen Einfluß ausgeschlossen werden kann. Die Kraftverteilung innerhalb der Querschnittsfläche des Hohlprofiles kann dabei durch die Unterteilung in übereinstimmende Querschnittsflächen begünstigt werden, um so insbesondere eine Verringerung des Gewichtes zu erreichen.

Hierzu ist es auch besonders sinnvoll, wenn die Verstärkungsrippe zur außenseitigen Fixierung abschnittsweise in eine Durchbrechung der Wandfläche des Hohlprofiles eingesetzt ist. Hierdurch kann die Verstärkungsrippe auch in solche Hohlprofile mühelos eingesetzt und fixiert werden, deren Innenraum nur eingeschränkt zugänglich ist und daher das Einführen von Werkzeugen nicht ermöglicht. Die Verstärkungsrippe wird hierzu zunächst in das Hohlprofil eingeschoben und anschließend durch eine Kippbewegung in die vorbestimmte Position gebracht. Anschließend kann die Verstärkungsrippe von außen im Randbereich der Durchbrechung mit der Wandfläche verschweißt werden, so daß sich

einerseits eine hoch belastbare Verbindung ergibt, andererseits auch durch die darauf abgestimmte Bemessung der Durchbrechung eine genaue Positionierung ergibt, wodurch insbesondere Montagefehler verhindert werden können.

Das Hohlprofil kann bezogen auf den Querschnitt eine im wesentlichen rechteckige Formgebung aufweisen. Besonders günstig ist es hingegen auch, wenn die Verstärkungsrippe mit einer die Aufnahme tragenden Schrägfläche des Hohlprofiles verbunden ist. Hierdurch kann der Widerstand des Hohlprofiles gegenüber einer unerwünschten Verformung weiter erhöht werden, indem der Spannungsverlauf durch die Schrägfläche verbessert werden kann. Spannungsspitzen werden dabei durch einen vergleichsweise großen Winkel zwischen einander benachbarten Wandflächen vermindert und so die unerwünschten thermischen Einflüsse verringert.

Eine weitere besonders empfehlenswerte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch erreicht, daß zumindest zwei, bezogen auf die Querschnittsfläche des Hohlprofils symmetrisch angeordnete Verstärkungsrippen vorgesehen sind. Die auftretenden Spannungen durch die thermische Einwirkung werden somit gleichermaßen auf die unterschiedlichen Abschnitte der Querschnittsfläche des Hohlprofils verteilt. Daher werden insbesondere auch Verformungen quer zur Längsachse des Hohlprofiles vermieden.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch geschaffen, daß die zumindest zwei Verstärkungsrippen zueinander beabstandet und abschnittsweise durch eine Querverstärkung miteinander verbunden sind. Dabei wird die durch die jeweilige Verstärkungsrippe übertragbare Spannung nicht auf benachbarte Verstärkungsrippen übertragen, sondern im wesentlichen lediglich auf die mit der Verstärkungsrippe verbundene Wandfläche. Eine zweckmäßige Formstabilität wird dabei durch die Querverstärkung in Form eines Bolzens erreicht, welcher nicht nur die Verstärkungsrippen durchdringt, sondern weiterhin auch mit den Wandflächen verbunden ist. Aufeinanderfolgende Bolzen können hierbei im Abstand ca. 2 m angeordnet werden.

Dabei ist es besonders günstig, wenn die Querverstärkung durch eine Durchbrechung der Wandfläche des Hohlprofils hindurchgeführt ist. Hierdurch läßt sich der Bolzen mühelos von außen fixieren und ermöglicht dabei zugleich eine einfache Wartung im Servicefall. Die Verstärkungsrippen können dabei auch durch den Bolzen im Inneren des Hohlprofiles fixiert sein, um diese dadurch in dem Hohlprofil zusätzlich fixieren zu können.

Dabei ist eine Kombination weiterer Verstärkungsrippen besonders vielseitig einsetzbar, bei der mehrere Verstärkungsrippen in Form einer Wabenstruktur angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich einerseits eine formstabile Beschaffenheit der Verstärkungsrippen, andererseits lassen sich die derart angeordneten Verstärkungsrippen mühelos an nahezu beliebige Querschnittsflächen anpassen, so daß eine einfache individuelle Ausgestaltung des Hohlprofiles ermöglicht wird.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird dadurch geschaffen, daß der durch die Verstärkungsrippe begrenzte Raum insbesondere zur Dämpfung unerwünschter Schwingungen mit einem Feststoff befüllbar ist. Hierdurch kann die durch die Verstärkungsrippen gebildete Kammer wahlweise mit unterschiedlichen Feststoffen befüllt werden, um so eine Dämpfung von unerwünschten Schwingungen zu erreichen oder die mögliche Geräuschentwicklung einzuschränken. Dadurch kann eine Verbesserung der Laufeigenschaften der Linearführungseinheit erreicht und so letztlich auch die Fertigungsqualität erhöht werden.

Besonders sinnvoll ist auch eine weiter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wenn der durch die Verstärkungsrippen begrenzte Raum eine Versorgungsleitung bildet. Diese kann daher beispielsweise zur Aufnahme der elektrischen Stromversorgung verwendet oder auch unmittelbar der Zufuhr von Flüssigkeiten dienen. Hierzu können zusätzlich auch Steckverbindungen vorgesehen werden, um so eine einfache Kombination einzelner Hohlprofile zu ermöglichen.

Besonders zweckmäßig ist auch eine Ausführungsform, bei der die Aufnahme mit einer Zahnschiene ausgestattet ist. Diese kann im Zusammenspiel mit der Linearführungsschiene zum Antrieb der Verfahreinheit genutzt werden, indem diese mit einem entsprechenden Zahnrad in die Zahnschiene eingreift und so einen schnellen Vortrieb sowie eine zuverlässige Positionierung ermöglicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Hohlprofil ist vornehmlich der Einsatz metallischer Werkstoffe vorgesehen, jedoch können grundsätzlich auch Kunststoffe, bei denen das Aufschweißen der Aufnahme ebenfalls zu einer unerwünschten Verformungen führen kann, eingesetzt werden.

Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

• ·

Fig. 1 eine geschnittene Darstellung eines Hohlprofiles;

Fig.2 ein weiteres Hohlprofil in einer ebenfalls geschnittenen Darstellung.
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Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Hohlprofil 1, welches als Tragelement für eine Linearführungsschiene 2 einer nicht weiter dargestellten Linearführungseinheit verwendet wird. Zu erkennen sind zwei durch Schweißverbindungen 3, 4 zu dem Hohlprofil 1 verbundene Wandflächen 5, 6. Die Wandfläche 5 ist beidseitig mit jeweils einer Schrägfläche 7 ausgestattet, auf der außenseitig jeweils eine Aufnahme 8 für die Linearführungsschiene 2 aufgeschweißt ist. Bei dem Schweißvorgang werden ebenso wie bei der anschließenden spanenden Bearbeitung der Aufnahme 8, bei der insbesondere ein als Anschlag dienender Vorsprung 9 entsteht, hohe thermische Energien freigesetzt, die auf das Hohlprofil 1 einwirken. Die dabei entstehenden Spannungen werden durch jeweils eine mit jeder Schrägfläche 7 verbundene Verstärkungsrippe 10, 11 auf die gegenüberliegende Wandfläche 6 übertragen. Dadurch kann eine unerwünschte Verformung des Hohlkörpers 1 zuverlässig ausgeschlossen werden. Die Verstärkungsrippen 10, 11 werden hierzu in Durchbrechungen 12, 13 der Wandflächen 5, 6 eingesetzt, und können dadurch mühelos von außen fixiert werden. Durch die Verstärkungsrippen 10, 11 wird der Querschnitt des Hohlprofiles 1 in drei im wesentlichen gleich große Querschnittsflächen 14, 15, 16 unterteilt, die ihrerseits als Versorgungsleitung genutzt oder zur Dämpfung unerwünschter Schwingungen mit Feststoffen oder Fluiden befüllbar sind. Aufgrund der dadurch erreichbaren hohen Maßhaltigkeit des Hohlprofiles 1 kann eine aufwendige Zwischenbearbeitung zum Richten des Hohlprofiles 1 entfallen.

Bei einer nicht dargestellten Abwandlung des erfindungsgemäßen Hohlprofiles bildet die Aufnahme zugleich einen Abschnitt der Wandfläche. Hierzu wird die Aufnahme an ihrem Randbereich mit einem Rand der Wandfläche verschweißt oder auch in eine entsprechende Ausnehmung eingesetzt. Die dabei auftretenden thermischen Spannungen werden ebenfalls durch die Verstärkungsrippen derart auf gegenüberliegende Abschnitte übertragen, daß eine unerwünschte Verformung des Hohlprofiles ausgeschlossen ist.

Figur 2 zeigt ein weiteres Hohlprofil 17 mit zwei symmetrisch ausgeführten Wandflächen 18, 19. Das so geschaffene Hohlprofil 17 wird durch eine zentrale Querverstärkung 20 verstärkt, die außenseitig jeweils eine Aufnahme 21, 22 für eine nicht dargestellte Schiene aufweist, und an jeweils einer Durchbrechung 23 der Wandflächen 18, 19 ebenso wie an zwei im Inneren des Hohlprofiles 17 angeordneten Verstärkungsrippen 24, 25 fixiert ist. Die

Verstärkungsrippen 24, 25 sind hierbei jeweils beidseitig in eine Durchbrechung 26 von zwei jeweiligen Schrägflächen 27, 28 der Wandflächen 18, 19 eingesetzt, wodurch neben einer erhöhten Formstabilität und Positionierungsgenauigkeit auch eine einfache Fixierung von außen ermöglicht wird. Durch die Verstärkungsrippen 24, 25 wird der Querschnitt des Hohlprofiles 17 in vier im wesentlich gleich große und paarweise übereinstimmende Querschnittsflächen 29, 30 unterteilt. Hierdurch wird eine zuverlässige Übertragung der thermischen Spannungen des Hohlprofiles 17 auf unterschiedliche Abschnitte der Querschnittsfläche erreicht, so daß dadurch eine unerwünschte Verformung des Hohlprofiles 17 verhindert wird.

Wilhelm Tamke Celler Straße 30

27374 Visselhövede

u. Z.: Tam-23-G

Bezugszeichenliste

1 Hohlprofil

2 Linearführungsschiene

3 Schweißverbindung

4 Schweißverbindung

5 Wandfläche

6 Wandfläche

7 Schrägfläche

8 Aufnahme

9 Vorsprung

10 Verstärkungsrippe

11 Verstärkungsrippe

12 Durchbrechung

13 Durchbrechung

14 Querschnittsfläche

15 Querschnittsfläche

16 Querschnittsfläche

17 Hohlprofil

18 Wandfläche

19 Wandfläche

20 Querverstärkung

21 Aufnahme

22 Aufnahme

23 Durchbrechung

24 Verstärkungsrippe

25 Verstärkungsrippe

26 Durchbrechung

27 Schrägfläche

28 Schrägfläche

29 Querschnittsfläche

30 Querschnittsfläche

Claims

1. Ein als Tragelement dienendes Hohlprofil (1, 17), mit zumindest einer außenseitig mit einer Wandfläche (5, 6, 18, 19) des Hohlprofils (1, 17) verschweißten Aufnahme (8, 21, 22), welche insbesondere zur Anordnung einer Linearführungsschiene (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (1, 17) zumindest eine im Inneren des Hohlprofils (1, 17) angeordnete Verstärkungsrippe (10, 11, 24, 25) aufweist.

2. Hohlprofil (1, 17) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verstärkungsrippe (10, 11, 24, 25) zwischen zwei im wesentlichen gegenüberliegenden Wandflächen (5, 6, 18, 19) des Hohlprofils (1, 17) erstreckt.

3. Hohlprofil (1, 17) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsrippe (10, 11, 24, 25) derart im Inneren des Hohlprofiles (1, 17) angeordnet ist, daß hierdurch im wesentlichen gleich große Querschnittsflächen (14, 15, 29, 30) des Hohlprofiles (1, 17) begrenzt sind.

4. Hohlprofil (1, 17) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsrippe (10, 11, 24, 25) zur außenseitigen Fixierung abschnittsweise in eine Durchbrechung (12, 13, 26) der Wandfläche (5, 6, 18, 19) des Hohlprofiles (1, 17) eingesetzt ist.

5. Hohlprofil (1, 17) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsrippe (10, 11, 24, 25) mit einer die Aufnahme (8, 21, 22) tragenden Schrägfläche (7, 27, 28) des Hohlprofiles (1, 17) verbunden ist.

6. Hohlprofil (1, 17) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei, bezogen auf den Querschnitt des Hohlprofils (1, 17) symmetrisch angeordnete Verstärkungsrippen (10, 11, 24, 25) vorgesehen sind.

7. Hohlprofil (1, 17) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei Verstärkungsrippen (10, 11, 24, 25) zueinander beabstandet und abschnittsweise durch eine Querverstärkung (20) miteinander verbunden sind.

8. Hohlprofil (1, 17) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverstärkung (20) durch eine Durchbrechung (23) der Wandfläche (18, 19) des Hohlprofils (17) hindurchgeführt ist.

9. Hohlprofil (1, 17) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verstärkungsrippen (24, 25) in Form einer Wabenstruktur angeordnet sind.

10. Hohlprofil (1, 17) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Verstärkungsrippe (10, 11, 24, 25) begrenzte Raum, insbesondere zur Dämpfung unerwünschter Schwingungen, mit einem Feststoff befüllbar ist.

11. Hohlprofil (1, 17) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Verstärkungsrippen (10, 11, 24, 25) begrenzte Raum eine Versorgungsleitung bildet.

12. Hohlprofil (1, 17) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (8, 21, 22) mit einer Zahnschiene ausgestattet ist.