DE202004008415U1

DE202004008415U1 - Führungsschiene

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Publication number: DE202004008415U1
Application number: DE200420008415
Authority: DE
Original assignee: Bahr Modultechnik GmbH
Current assignee: Bahr Modultechnik GmbH
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2014-05-28

Abstract

Führungsschiene (1) zur Führung eines Laufwagens (2) entlang einer vorgegebenen Bahn, mit einem Führungsprofil (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsprofil (4) mindestens zwei parallele, jeweils eine Führungsbahn (7) festlegende langgestreckte Führungselemente (6) aufweist, die in längsverlaufenden Aufnahmenuten (10) des Führungsprofils (4) formschlüssig eingesetzt und darin lagefixiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Führungsschiene zur Führung eines Laufwagens entlang einer vorgegebenen Bahn mit einem Führungsprofil.
Linearführungen mit im wesentlichen geraden oder gekrümmtem Verlauf sind in vielfältigen Ausbildungen bekannt, insbesondere in Form von Kugelumlaufführungen oder in Form von profilierten Führungsschienen, auf denen Führungsrollen von Laufwagen abrollen.
Problematisch sind regelmäßig Übergänge von aneinander anstoßenden Führungsschienenabschnitten, die beispielsweise stets dann auftreten, wenn eine längere, einer vorgegebenen Bahn folgende Führungsschiene aus mehreren Führungsschienenabschnitten zusammengesetzt ist, beispielsweise aus geradlinigen Abschnitten und aus Kreisbogenabschnitten von 15° oder 30°. Geschliffene Führungsschienen lassen sich nur äußerst schwierig mit der erforderlichen Präzision aneinander anschließen, wobei Sprünge, Spalte usw. praktisch unvermeidlich sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gekrümmte Führungsschiene mit hoher Führungspräzision und großem Verschleißwiderstand zu schaffen, die konstruktiv und herstellungstechnisch vereinfacht ist und bei der ein herkömmliches, beispielsweise stanggepreßtes Führungsprofil als Ausgangsmaterial verwendet werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Führungsschiene zur Führung eines Laufwagens entlang einer vorgegebenen Bahn mit Führungsprofil mit der Maßnahme gelöst, daß das Führungsprofil mindestens zwei parallele, jeweils eine Führungsbahn festlegende langgestreckte Führungselemente aufweist, die in längsverlaufende Aufnahmenuten des Führungsprofils formschlüssig eingesetzt und darin lagefixiert sind.
Bevorzugt sieht die Erfindung vor, daß die Führungselemente Führungswellen mit rundem Querschnitt sind. Die Führungswellen bestehen bevorzugt aus Stahl und sind gehärtet.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß die Aufnahmenuten jeweils zwei parallele Nutseitenwände aufweisen, deren gegenseitiger Abstand dem Durchmesser der Führungswellen entspricht, so daß die Führungswellen, nachdem sie ggf. vorab entsprechend der vorgegebenen Krümmung gebogen worden sind, von außen in die Aufnahmenuten eingesetzt und darin fixiert werden können.
Zweckmäßigerweise besteht das Führungsprofil entweder aus einem harten Kunststoff oder aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall. Bevorzugtermaßen besteht das Führungsprofil aus einem Strangpressprofil, so daß zur Herstellung der Führungsschiene ein relativ kostengünstiges und leicht verfügbares Material eingesetzt werden kann.
Zweckmäßigerweise hat das Führungsprofil einen rechteckigen Querschnitt mit zwei parallelen Seitenflächen, wobei in jeder Seitenfläche wenigstens eine Aufnahmenut eingearbeitet ist.
Bevorzugt sieht die Erfindung weiter vor, daß die Aufnahmenuten durch Auffräsen von in dem Führungsprofil vorhandenen, einen runden Querschnitt aufweisenden Nuten gebildet sind.
Die Erfindung sieht weiterhin bevorzugt vor, daß das Führungsprofil kreisbogensegmentförmig ausgebildet ist, d.h. beispielsweise viertel- oder halbkreisförmig, wobei weiterhin zweckmäßig ist, wenn das Führungsprofil geradlinige Endabschnitte aufweist, damit bei einer Verbindung mit einer anschließenden, geradlinigen Führungsschiene nach Möglichkeit keine sprunghafte Krümmungsänderung auftritt.
Zweckmäßigerweise sind endseitige Stirnflächen des Führungsprofils bearbeitet, so daß sie senkrecht zu einer (lokalen) Längsrichtung des Führungsprofils sind und stoßfrei mit geradlinigen oder gekrümmten weiteren Führungsschienen verbindbar sind.
Zweckmäßigerweise sind die Führungselemente durch regelmäßig beabstandete Befestigungselemente in den Aufnahmenuten fixiert. Die Befestigungselemente können scheibenförmig sein und eingefräste Ausnehmungen zur formschlüssigen Fixierung der Führungselemente aufweisen. Zweckmäßigerweise sind die Befestigungselemente mit Schrauben an dem Führungsprofil gehalten.
Das Führungsprofil kann zylindrische Ausnehmungen aufweisen, in die die Befestigungselemente formschlüssig eingesetzt sind.
Die Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß die Führungswellen endseitige Zentrierbohrungen für die Aufnahme von Zentrierstiften zum zentrierten Anschluß an Führungswellen einer weiteren Führungsschiene aufweisen.
Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, daß die Führungsschiene aus mehreren geraden und/oder gekrümmten Führungsschienenabschnitten zusammengesetzt ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn Anschlußstellen von aneinander anschließenden Führungselementen längsversetzt zu Anschlußstellen von aneinander anschließenden Führungsprofilabschnitten angeordnet sind. Besonders günstig ist es, wenn auch die Anschlußstellen der Führungselemente längsversetzt zueinander angeordnet sind.
Weiterhin kann ein Mittel zum Erzeugen eines auf die Führungselemente in Längsrichtung wirkenden Vorspanndrucks vorgesehen sein, insbesondere ein endseitig angeordnetes Federpaket, um ein Auseinanderklaffen von aneinander anschließenden Führungselementen zu verhindern, wenn äußere Spannungen, Dehnungen o.ä. innerhalb einer aus mehreren Führungsschienenabschnitten zusammengesetzten Führungsschiene auftreten.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen ist, in der
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Führungsschiene mit einem darauf verfahrbaren Laufwagen zeigt,
2 eine Querschnittsansicht durch Führungsschiene und Laufwagen nach 1 entlang Linie II–II zeigt,
3a, b den Aufbau der erfindungsgemäßen Führungsschiene erläutern,
4 eine Querschnittsansicht eines Strangpressprofils zeigt, aus der das Führungsprofil der erfindungsgemäßen Führungsschiene hergestellt ist,
5 eine Querschnittsansicht des Führungsprofils einer erfindungsgemäßen Führungsschiene entlang Linie V–V in 3b zeigt, und
6 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Führungsschiene entlang Linie VI–VI in 3a zeigt.
Zunächst sei auf 1 und 2 Bezug genommen, in denen der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen gekrümmten Führungsschiene bzw. der Linearführung als Ganzes mit einem Laufwagen dargestellt ist.
1 zeigt einen etwa viertelkreisförmigen Abschnitt der gekrümmten Führungsschiene 1 zur Führung eines Laufwagens 2 entlang einer vorgegebenen gekrümmten Bahn, wobei die Führungsschiene 1 im wesentlichen aus einem entsprechend der vorgegebenen gekrümmten Bahn (in diesem Fall ein Viertelkreis) gekrümmten Führungsprofil 4 mit daran angebrachten Führungswellen 6 (Führungselementen) besteht. Alternativ sind gerade oder einen kleineren Winkel beschreibende Ausführungen möglich, z.B. 15° oder 30° Bogenwinkel.
Wie die Querschnittsansicht nach 2 zeigt, ist das Führungsprofil 4 als Strangpressprofil aus Leichtmetall hergestellt. Das Führungsprofil 4 weist im wesentlichen quadratischen Querschnitt mit zwei parallelen Seitenflächen 8 auf, wobei in jeder Seitenfläche 8 zwei nach außen offene Nuten 10' mit kreisförmigem Querschnitt (unten) und zwei Aufnahmenuten 10 mit U-förmigem Querschnitt (oben, wird noch im einzelnen erläutert) eingearbeitet sind.
In den beiden in 2 oben dargestellten Aufnahmenuten 10 sind die Führungswellen 6, die einen kreisrunden Querschnitt aufweisen und mit ihren nach außen weisenden Oberflächenbereichen jeweils eine Führungsbahn 7 festlegen, fixiert, wobei der Laufwagen 2 mit auf den Führungswellen 6 abrollenden Führungsrollen 12 präzise geführt ist.
3a und 3b erläutern, wie die erfindungsgemäße Führungsschiene 1 aus dem Führungsprofil 4 und den Führungswellen 6 zusammengesetzt wird. Zunächst wird ein Längenabschnitt aus Strangpressprofil in der erforderlichen Länge bereitgestellt und, soweit erforderlich, in eine gewünschte Kurvenform zur Festlegung der vorgegebenen gekrümmten Bahn des Laufwagens 2 gebogen, wobei es sich bspw. um ein Kreisbogensegment handeln kann, das mit endseitigen geradlinigen Übergangsabschnitten versehen sein kann.
4 zeigt das zum Einsatz kommende Strangpressprofil bzw. Führungsprofil 4 im Querschnitt im Ausgangszustand, wobei die Nuten 10' mit ursprünglich kreisförmigem Querschnitt deutlich zu erkennen sind. Nachdem das Führungsprofil 4 ggf. in eine gekrümmte Form gebracht worden ist, werden die oberen beiden Nuten 10' mit einem Scheibenfräser zu Aufnahmenuten 10 mit U-förmiger Querschnittsform aufgefräst, so daß der nach außen geöffnete Nutbereich zwei parallele Nutseitenwände 14 erhält, wie in 5 dargestellt ist, und weiterhin einen im Querschnitt kreisbogenförmigen (halbkreisförmigen) Nutgrund aufweist.
Zur Fixierung der Führungswellen in den Aufnahmenuten 10 sind scheibenförmige Befestigungselemente 16 vorgesehen, die in regelmäßigen Abständen entlang des Führungsprofils bzw. der Führungswellen 6 angeordnet und mit Befestigungsschrauben 20 gehalten sind, die in Gewindebohrungen 22 in dem Führungsprofil 4 eingreifen (6).
Zur Aufnahme der Befestigungselemente 16 werden zylindrische Ausnehmungen 24 in das Führungsprofil 4 eingefräst, wie 3b und 5 zeigen, wobei die Befestigungselemente 16 ihrerseits mit eingefrästen Ausnehmungen 26 versehen werden, um die Führungswellen 6 formschlüssig in den Aufnahmenuten 10 zu fixieren. Die Befestigungselemente 16 schließen dabei im wesentlichen bündig sowohl mit einer Oberseite 28 des Führungsprofils 4 als auch mit den Seitenflächen 8 ab, so daß die Führungsrollen 12 des Laufwagens 2 die Befestigungselemente 16 ungehindert passieren können.
Wenn eine Verbindung eines geraden oder gebogenen Führungsschienenabschnitts mit einem anderen geraden oder gebogenen Führungsschienenabschnitt zur Bildung eines Führungsschienenverlaufs beliebiger Form und Länge gewünscht ist, erfolgt dies zweckmäßigerweise so, daß Endabschnitte der Führungswellen 6 gemäß 3b mit einer zentrischen Längsbohrung (Sackloch) 30 versehen werden, in die Zentrierstifte 32 passgenau eingesteckt werden und etwa zur Hälfte aus den Zentrierbohrungen 30 vorstehen, so daß in entsprechender Weise mit Zentrierbohrungen versehene Führungswellen eines anschließenden Führungsschienenabschnitts sauber zentriert angeschlossen werden können. Weiterhin ist es sehr zweckmäßig, wenn die vorstehend beschriebenen Übergangs- oder Anschlußstellen von aneinander anschließenden Führungselementen längsversetzt zu Anschlußstellen von aneinander anschließenden Führungsprofilabschnitten angeordnet sind, wie dies in 3 angedeutet ist. Wie insbesondere 3a zeigt, besitzen die Führungswellen 6 eine größere Länge als das Führungsprofil 4 und stehen (zumindest einseitig) stirnseitig über dieses über, so daß Anschlußstellen von aneinander anschließenden Führungsprofilen 4, die aufgrund der Herstellungsweise der Führungsprofile (insbesondere Strangpressen) und deren begrenzter Präzision durchaus gewisse Stufen, sprunghafte Krümmungsänderungen, Spalte o.ä. aufweisen können, durch die Führungswellen 6 gewissermaßen überbrückt werden und sich auf die Führungspräzision der Führungsschiene insgesamt nicht oder nur verschwindend gering auswirken. Die Führungswellen 6 können hierbei wesentlich weiter über das Führungsprofil überstehen als in 3a dargestellt ist, beispielsweise bis etwa in einen mittleren Bereich eines anschließenden Führungsprofils hinein. Die Führungswellen eines anschließenden Führungsschienenabschnitts können dann kürzer sein als dessen Führungsprofil, um wiederum die gewünschte Überlappungswirkung mit einem übernächsten Führungsschienenabschnitt zu erhalten. Alternativ sind gleiche Längen von Führungsprofil und Führungswellen in längsversetzter Anordnung möglich.
Schließlich ist in 3a noch angedeutet, daß die beiden Führungswellen 6 nicht nur eine andere Länge als das Führungsprofil aufweisen, d.h. stirnseitig überstehen, sondern auch untereinander unterschiedlich weit überstehen, so daß keine gemeinsame Anschlußstelle beider Führungswellen an ein und derselben Längsposition der Führungsschiene entsteht. Stattdessen sind die Anschlußstellen der beiden Führungswellen längsversetzt zueinander angeordnet, wodurch ein nochmals verbesserter Ausgleich etwaiger Toleranzen der Anschlußstellen erreicht wird.
Da zur Erzielung einer auch an den Übergängen der Führungswellen praktisch stoßfreien Führung eines auf der Führungsschiene geführten Laufwagens nach Möglichkeit verhindert wer den muß, daß zwischen aneinander anschließenden Führungswellen ein Spalt (Abstand in Längsrichtung) entsteht, ist es zweckmäßig, ab einer gewissen Anzahl von in Längsrichtung aneinander anschließenden Führungselementen oder auch ab einer bestimmten Länge einer aus mehreren Führungsschienenabschnitten zusammengesetzten Führungsschiene einen in Längsrichtung auf die Führungswellen wirkenden Vorspanndruck aufzubringen, um ein axiales Auseinanderklaffen der Führungswellen an Übergangsstellen so weit wie möglich zu unterdrücken. Hierzu kann ein endseitig an der Führungsschiene angeordnetes Federpaket vorgesehen sein, wobei gleichzeitig sichergestellt sein muß, daß die Befestigungselemente 16 die Führungswellen nicht voll kraftschlüssig fixieren, sondern im wesentlichen lediglich formschlüssig führen, damit die Führungswellen bedarfsweise einen geringen axialen Ausgleichsweg zurücklegen können.
Die erfindungsgemäße Führungsschiene weist den Vorteil auf, daß ein stranggepreßtes Profilmaterial herkömmlicher Art verwendet werden kann, das nicht aus einem besonders maßhaltigen, verschleißfesten oder gut oberflächenbearbeiteten Material bestehen muß, wobei aufgrund der Verwendung von geschliffenen Führungswellen aus gehärtetem Stahl eine hohe, an Übergängen praktisch stoßfreie Führungspräzision verbunden mit großem Verschleißwiderstand erzielt wird.

1: Führungsschiene
2: Laufwagen
4: Führungsprofil
6: Führungswelle (Führungselement)
7: Führungsbahn
8: Seitenfläche
10: Aufnahmenut
10': Nut
12: Führungsrolle
14: Nutseitenwand
16: Befestigungselement
20: Befestigungsschraube
22: Gewindebohrung
24: Ausnehmung (von 4)
26: Ausnehmung (von 16)
28: Oberseite (von 4)
30: Zentrierbohrung
32: Zentrierstift

Claims

Führungsschiene (1) zur Führung eines Laufwagens (2) entlang einer vorgegebenen Bahn, mit einem Führungsprofil (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsprofil (4) mindestens zwei parallele, jeweils eine Führungsbahn (7) festlegende langgestreckte Führungselemente (6) aufweist, die in längsverlaufenden Aufnahmenuten (10) des Führungsprofils (4) formschlüssig eingesetzt und darin lagefixiert sind.
Führungsschiene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente Führungswellen (6) mit rundem Querschnitt sind.
Führungsschiene nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungswellen (6) aus Stahl bestehen und gehärtet sind.
Führungsschiene nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmenuten (10) jeweils zwei parallele Nutseitenwände (14) aufweisen, deren gegenseitiger Abstand dem Durchmesser der Führungswellen (6) entspricht.
Führungsschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsprofil (4) aus hartem Kunststoff oder Metall, insbesondere Leichtmetall, besteht.
Führungsschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsprofil ein Strangpressprofil ist.
Führungsschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsprofil (4) rechteckigen Querschnitt mit zwei parallelen Seitenflächen (8) aufweist, wobei in jeder Seitenfläche (8) wenigstens eine Aufnahmenut (10) eingearbeitet ist.
Führungsschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmenuten (8) durch Auffräsen von in den Führungsprofilen (4) vorhandenen, einen runden Querschnitt aufweisenden Nuten (10') gebildet sind.
Führungsschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsprofil (4) kreisbogensegmentförmig ausgebildet ist, insbesondere viertel- oder halbkreisförmig.
Führungsschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsprofil geradlinige Endabschnitte aufweist.
Führungsschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß endseitige Stirnflächen des Führungsprofils (4) bearbeitet sind, so daß sie senkrecht zu einer (lokalen) Längsrichtung des Führungsprofils (4) sind.
Führungsschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (6) durch regelmäßig beabstandete Befestigungselemente (16) in den Aufnahmenuten (10) fixiert sind.
Führungsschiene nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (16) scheibenförmig sind und eingefräste Ausnehmungen (26) zur formschlüssigen Fixierung der Führungselemente (6) aufweisen.
Führungsschiene nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (16) mit Befestigungsschrauben (20) an dem Führungsprofil (4) gehalten sind.
Führungsschiene nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsprofil (4) zylindrische Ausnehmungen (24) aufweist, in die die Befestigungselemente (16) formschlüssig eingesetzt sind.
Führungsschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, soweit rückbezogen auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungswellen (6) endseitige Zentrierbohrungen (30) für die Aufnahme von Zentrierstiften (32) zum zentrierten Anschluß an Führungswellen einer weiteren Führungsschiene aufweisen.
Führungsschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene aus mehreren geraden und/oder gekrümmten Führungsschienenabschnitten zusammengesetzt ist.
Führungsschiene nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußstellen von aneinander anschließenden Führungselementen (6) längsversetzt zu Anschlußstellen von aneinander anschließenden Führungsprofilabschnitten angeordnet sind.
Führungsschiene nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstellen der Führungselemente längsversetzt zueinander angeordnet sind.
Führungsschiene nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel zum Erzeugen eines auf die Führungselemente in Längsrichtung wirkenden Vorspanndrucks vorgesehen ist, insbesondere ein endseitig angeordnetes Federpaket, um ein Auseinanderklaffen von aneinander anschließenden Führungselementen zu verhindern.