DE202010015195U1

DE202010015195U1 - Linearachse

Info

Publication number: DE202010015195U1
Application number: DE202010015195U
Authority: DE
Original assignee: Cmb Automation & Co KG GmbH
Current assignee: Amk Holding & Co Kg De GmbH
Priority date: 2010-11-06
Filing date: 2010-11-06
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2020-11-07

Abstract

Linearachse, mit mindestens einem zwischen zwei endseitig angreifenden Gehäusen (14, 15) gehaltenen, längsverlaufenden Führungsrohr (11), auf dem ein Schlitten (16), längsverschiebbar gelagert ist, und mit einem etwa parallel zum Führungsrohr (11) verlaufenden, am Schlitten (16) angreifenden Antriebsriemen (17), der in jedem Gehäuse (14, 15) mittels dortiger drehbar angeordneter Riemenscheiben (18, 19) umgelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungsrohr (11) als Ovalrohr (20) mit ovalem Rohrquerschnitt ausgebildet ist und der Schlitten (16) mindestens eine an den Rohrquerschnitt angepasste ovale Durchgangsöffnung (21) enthält, durch die sich das Ovalrohr (20) hindurcherstreckt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Linearachse mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Linearachsen dieser Art kommen z. B. in der Handhabungstechnik, Montagetechnik, bei Portalrobotern, in der Lackiertechnik od. dgl. zum Einsatz, insbesondere z. B. als Transportsystem mit einem Werkstückträger od. dgl., der am Schlitten befestigt ist und durch eine Längsbewegung des Schlittens in Längsrichtung verfahren wird. Auch kann am Schlitten wiederum eine Linearachse befestigt werden, die quer dazu ausgerichtet ist. Bei derartigen Linearachsen wird eine einfache, kostengünstige Gestaltung vereint mit präziser Führung des Schlittens angestrebt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearachse der eingangs genannten Art zu schaffen, die diesen Vorgaben genügt.
Diese Aufgabe ist bei einer Linearachse eingangs genannter Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Weitere besondere Erfindungsmerkmale und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Linearachse gemäß der Erfindung ist ein hochpräzises Bauteil mit steifer Führung. Sie bietet eine hohe Flexibilität durch vielseitige Befestigungs- und Montagemöglichkeiten mit vielfältigen Adaptionsmöglichkeiten für Kupplungen, Antriebe od. dgl. Dabei bietet die Linearachse durch die Wahl verschiedener Längen des Ovalrohres eine große Auswahl verschiedener Baugrößen und damit eine einfache, kostengünstige Anpassung an zu beherrschende Lasten, Momente und dergleichen Vorgaben. An jedem Gehäuse kann am jeweils gewünschten Ende der Linearachse z. B. über eine Kupplung ein elektrischer Antriebsmotor für den Antrieb des Schlittens angeschlossen werden. Ferner sind auch andere Funktionselemente damit verbindbar. Der ovale Querschnitt des Ovalrohres bietet eine große Steifigkeit und gewährleistet zugleich eine verdrehsichere Lagerung des Schlittens bei großer Laufgenauigkeit. Die Linearachse gewährleistet eine hohe Lebensdauer bei optimaler Steifigkeit. Mit ihr wird ein Baukastensystem eröffnet für vielfältige Anschlussmöglichkeiten und Kombinationen von anschließbaren Funktionselementen.
Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Hinweis auf die Ansprüche darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus den Zeichnungen entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung einer Linearachse in Form einer Einzelachse,
2 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung des in 1 linken Gehäuses der Linearachse,
3 eine schematische perspektivische Ansicht des Gehäuses in Pfeilrichtung III in 2,
4 eine schematische Seitenansicht des Gehäuses in 3,
5 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung eines Schlittens der Linearachse in 1,
6 eine perspektivische Ansicht des Schlittens in 5 mit montierten Klemmhaltern und endseitigen Deckeln,
7 einen schematischen Schnitt eines Wälzlagerelements in Form eines Kugelumlaufsegments,
8 einen schematischen vertikalen Schnitt des Wälzlagerelements in 7,
9 eine schematische Seitenansicht des Schlittens in 6, und zwar der anderen Stirnseite dieses,
10 einen schematischen senkrechten Schnitt des Schlittens in 9,
11 eine schematische Seitenansicht des Schlittens in 6,
12 einen schematischen Schnitt entlang der Linie XII-XII in 11.
In den Zeichnungen ist eine Linearachse 10 dargestellt, die als Einzelachse ausgebildet ist. Die Linearachse 10 weist mindestens ein längsverlaufendes Führungsrohr 11 auf, das mit beiden Enden 12 und 13 an jeweiligen Gehäusen 14 und 15 gehalten ist und sich somit zwischen diesen Gehäusen 14, 15 erstreckt. Auf dem Führungsrohr 11 ist ein Schlitten 16 längsverschiebbar gelagert und undrehbar gehalten, insbesondere durch Formschluss. Bestandteil der Linearachse 10 ist ferner ein etwa parallel zum Führungsrohr 11 verlaufender Antriebsriemen 17, der am Schlitten 16 angreift. Der Antriebsriemen 17 ist in jedem endseitigen Gehäuse 14, 15 mittels dortiger drehbar angeordneter Riemenscheiben 18, 19 umgelenkt und über diese antreibbar.
Der mindestens eine Antriebsriemen 17 ist als Zahnriemen ausgebildet. In zugeordneter Weise sind die beiden Riemenscheiben 18, 19 als Zahnriemenscheiben ausgebildet. Der Antriebsriemen 17 ist so angeordnet, dass dessen Zähne sich auf der Innenseite befinden.
Das mindestens eine Führungsrohr 11 ist als hochkant angeordnetes Ovalrohr 20 mit ovalem Rohrquerschnitt ausgebildet. Der Schlitten 16 enthält mindestens eine an den ovalen Rohrquerschnitt angepasste ovale Durchgangsöffnung 21, durch die sich das Ovalrohr 20 hindurcherstreckt.
In den einander gegenüberliegenden schmalen Scheitelbereichen der ovalen Durchgangsöffnung 21 im Schlitten 16 sind lineare Wälzlagerelemente 22 angeordnet, insbesondere in Gestalt von Kugelumlaufsegmenten, deren tragende Wälzkörper 23, 24 auf Laufbahnen eines Tragkörpers 25 abgestützt und in Käfigteilen 26 gehalten und geführt sind, die endseitige Rücklaufbahnen und Laufbahnen für nicht tragende, zurücklaufende Wälzkörper 27, 28 enthalten. Die tragenden Wälzkörper 23, 24 rollen auf Laufbahnen des Ovalrohres 20 bei der Längsverschiebung des Schlittens 16 ab, wobei diese Laufbahnen durch die Außenfläche des Ovalrohres 20 gebildet sein können.
Nur in 10 ist angedeutet, dass in den schmalen Scheitelbereichen der ovalen Durchgangsöffnung 21, das heißt in 10 oben und unten, beidseitig der dort vertikal verlaufenden längeren Halbachse und symmetrisch dazu jeweils lineare Wälzlagerelemente 22 angeordnet sind. Diese können zumindest im unteren Bereich der ovalen Durchgangsöffnung, wie in 10 angedeutet, mittels Stiftschrauben 29 in Bezug auf den Schlitten 16 fixiert sein. Man erkennt, dass die beiden endseitigen Gehäuse 14, 15 baugleich sind. Sie weisen auf einer Gehäuseseite 30, 31 eine Aufnahmeöffnung 32 bzw. 33 auf, die an den Rohrquerschnitt des mindestens einen Ovalrohres 20 angepasst ist und in der das Ovalrohr 20 mit seinem zugeordneten Ende 12 bzw. 13 aufgenommen und befestigt ist. Im Inneren des Gehäuses 14, 15 befinden sich in Fluchtlinie der Aufnahmeöffnung 32, 33 nicht weiter dargestellte Anschläge zur axialen Anschlagbegrenzung des eingesteckten Rohrendes 12, 13. Das mindestens eine Ovalrohr 20 ist innerhalb der jeweiligen Aufnahmeöffnung 32, 33 des Gehäuses 14, 15 durch Klemmung, insbesondere mittels Klemmschrauben 34, gehalten. Jedes Gehäuses 14, 15 weist einen durch Schlitzung 35 der Gehäusewandung gebildeten Federteil 36, 37 im Bereich der Aufnahmeöffnung 32, 33 auf, durch den die Klemmschrauben 34 hindurch in das Gehäuse 14, 15 bis zur Aufnahmeöffnung 32, 33 eingeschraubt sind, so dass beim Anziehen der Klemmschrauben 34 der jeweilige Federteil 36, 37 diese etwa federelastisch gegen das Ende 12, 13 des eingesteckten Ovalrohres 20 drückt. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Klemmschrauben 34 quer über das Ovalrohr 20 hinweg eingeschraubt und spannen beim Anziehen das Ovalrohr 20 zwischen dem jeweiligen Federteil 36, 37 und dem Gehäuseinneren fest.
Der Antriebsriemen 17 ist mit einem Riementrum durch das Innere des Ovalrohres 20 hindurchgeführt bis hin zu den Riemenscheiben 18, 19 in den beidendigen Gehäusen 14, 15. Dort ist der Antriebsriemen 17 mittels der Riemenscheiben 18, 19 umgelenkt und von dort aus durch eine der Aufnahmeöffnung 32, 33 benachbarte und dazu etwa parallele Austrittsöffnung 38 bzw. 39 aus dem jeweiligen Gehäuse 14, 15 herausgeführt.
Im jeweiligen Gehäuse 14, 15 ist eine Welle 40, 41 drehbar gelagert, die die dortige Riemenscheibe 18 bzw. 19, insbesondere Zahnriemenscheibe, trägt, die darauf drehfest gehalten ist. Zur Lagerung der Welle 40, 41 dienen beidseitig der Riemenscheibe 18, 19 angeordnete Lager 42, die axial mittels Sicherungsringen 48 gesichert sind. Zumindest ein Ende der Welle 40, 41 ist innerhalb einer Anschlussöffnung 43, 44 des Gehäuses 14, 15 von außen zugänglich und z. B. als Kupplungsende zum Anschluss eines Funktionsteiles, z. B. eines Antriebes od. dgl. ausgebildet. Jedes Gehäuse 14, 15 hat eine seitliche Montageöffnung, die mittels eines Deckels 45 bzw. 46 verschließbar ist.
Der Schlitten 16 enthält in Querabstand von der ovalen Durchgangsöffnung 21 eine eingetiefte Tasche 51, die zu dieser Seite des Schlittens 16 hin offen ist. In diesem Bereich sind zwei beabstandete, zweiteilige Klemmhalter 52, 53 angeordnet, an denen der Antriebsriemen 17 mit jeweiligen Enden 54, 55 durch Klemmung befestigt ist. Jeder Klemmhalter 52, 53 weist ein flächig vorzugsweise an der gezahnten Innenseite des Antriebsriemens 17 anliegendes, plattenförmiges und gezahntes Halteelement 56 auf sowie eine vorzugsweise auf der Außenseite des Antriebsriemens 17 anliegende Halteplatte 57, die mittels Schrauben 58 mit dem Halteelement 56 unter Klemmung des Antriebsriemens 17 zwischen diesen zusammengespannt ist. Der jeweilige Klemmhalter 52, 53, und von diesem die Halteplatte 57, ist mit den Längsrändern in zugeordneten Nuten 59, 60 des Schlittens 16 gehalten und zur Einstellung der Riemenspannung des Antriebsriemens 17 verschiebbar geführt. Die jeweiligen Nuten 59 und 60 sind im Bereich der Längenmitte durch einen Anschlag voneinander getrennt. Sie befinden sich oberhalb und unterhalb der Tasche 51 und sind dieser benachbart. Der Schlitten 16 enthält am äußeren Ende jeder Nut 59, 60 eine Gewindebohrung, in der eine Schraube 61 verstellbar gehalten ist, die auf den jeweiligen Klemmhalter 52, 53, und zwar auf dessen Halteplatte 57, zur Einstellung der Riemenspannung des Antriebsriemens 17 drückt. Durch mehr oder weniger starkes Einschrauben der Schraube 61 lässt sich jeder Klemmhalter 52, 53 in der Nut 59, 60 verschieben und dadurch am Ende 54, 55 des Antriebsriemens 17 eine Zugkraft für die Einstellung der Riemenspannung aufbauen. Die Schrauben 61 sind durch quer darauf wirkende Gewindestifte 64 sicherbar.
Der Schlitten 16 weist an den äußeren Endflächen im Bereich der ovalen Durchgangsöffnung 21 befestigte Deckel 62, 63 auf, die angeschraubt sind und Anschläge für die linearen Wälzlagerelemente 22 bilden sowie ferner im Bereich der ovalen Durchgangsöffnung 21 Dichtungselemente, Abstreifelemente od. dgl. tragen können.
Die beschriebene Linearachse 10 stellt ein hochpräzises Bauteil mit steifer Führung dar. Sie bietet eine hohe Flexibilität durch vielseitige Befestigungs- und Montagemöglichkeiten mit vielfältigen Adaptionsmöglichkeiten für Antriebe. Mit Vorteil ist die Linearachse 10 z. B. in der Handhabungstechnik, Montagetechnik, bei Portalrobotern, in der Lackiertechnik od. dgl. einsetzbar, insbesondere z. B. als Transportsystem mit einem Werkstückträger od. dgl., der am Schlitten 16 befestigt ist. Dabei bietet die Linearachse 10 durch die Wahl verschiedener Längen des Ovalrohres 20 eine große Auswahl verschiedener Baugrößen und damit eine leichte Anpassung an zu beherrschende Lasten, Momente und dergleichen Vorgaben. An jedem Gehäuse 14, 15 kann ein z. B. elektrischer Antriebsmotor an den Enden der Welle 40, 41 angeschlossen werden. Auch andere Funktionselemente lassen sich damit verbinden. Die Wälzlagersegmente 22 ermöglichen höchste Beschleunigungen und Geschwindigkeiten bei großer Genauigkeit. Ferner führen diese zu einem geräuscharmen und damit angenehmen Laufverhalten. Die besondere Form der Wälzlagerelemente 22 macht es möglich, dass diese um den Scheitelpunkt pendeln können und deswegen für eine gleichmäßige Lastverteilung und einen besonders ruhigen Lauf sorgen. Der ovale Querschnitt des Ovalrohres 20 bietet eine große Steifigkeit und gewährleistet zugleich eine verdrehsichere Halterung des Schlittens 16 bei großer Laufgenauigkeit. Die Linearachse 10 gewährleistet eine hohe Lebensdauer bei optimaler Steifigkeit und bietet aufgrund der Wälzlagersegmente 22 hohe Dynamik und Geschwindigkeiten. Mittels der Linearachse 10 wird ein Baukastensystem eröffnet für vielfältige Anschlussmöglichkeiten und Kombinationen von anschließbaren Funktionselementen.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Linearachse 10 als Einzelachse ausgebildet. Es versteht sich gleichwohl, dass auch eine Ausbildung als Doppelachse dergestalt im Rahmen der Erfindung liegt, dass parallel zum Führungsrohr 11 ein zweites in gleicher Weise gestaltetes und endseitig in den Gehäusen 14, 15 gehaltenes Führungsrohr vorgesehen ist, das in gleicher Weise den Schlitten 16 durchsetzt.

Claims

Linearachse, mit mindestens einem zwischen zwei endseitig angreifenden Gehäusen (14, 15) gehaltenen, längsverlaufenden Führungsrohr (11), auf dem ein Schlitten (16), längsverschiebbar gelagert ist, und mit einem etwa parallel zum Führungsrohr (11) verlaufenden, am Schlitten (16) angreifenden Antriebsriemen (17), der in jedem Gehäuse (14, 15) mittels dortiger drehbar angeordneter Riemenscheiben (18, 19) umgelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungsrohr (11) als Ovalrohr (20) mit ovalem Rohrquerschnitt ausgebildet ist und der Schlitten (16) mindestens eine an den Rohrquerschnitt angepasste ovale Durchgangsöffnung (21) enthält, durch die sich das Ovalrohr (20) hindurcherstreckt.
Linearachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass in den einander gegenüberliegenden schmalen Scheitelbereichen der ovalen Durchgangsöffnung (21) im Schlitten (16) lineare Wälzlagerelemente (22) angeordnet sind, insbesondere in Gestalt von Kugelumlaufsegmenten, deren tragende Wälzkörper (23, 24) auf Laufbahnen des Ovalrohres (20) bei der Schlittenverschiebung abrollen.
Linearachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den schmalen Scheitelbereichen der ovalen Durchgangsöffnung (21) beidseitig der längeren Halbachse und symmetrisch zu dieser jeweils lineare Wälzlagerelemente (22) angeordnet sind.
Linearachse nach Anspruch 2 oder 2, dadurch gekennzeichnet. dass die Laufbahnen des Ovalrohres (20) durch dessen Außenfläche gebildet sind.
Linearachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden endseitigen Gehäuse (14, 15) baugleich sind.
Linearachse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden endseitigen Gehäuse (14, 15) auf einer Gehäuseseite (30, 31) mindestens eine an den Rohrquerschnitt des mindestens einen Ovalrohres (20) angepasste ovale Aufnahmeöffnung (32, 33) aufweisen, in der das Ovalrohr (20) mit seinem Ende (12, 13) aufgenommen und befestigt ist.
Linearachse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gehäuse (14, 15) in der Aufnahmeöffnung (32, 33) Anschläge zur axialen Anschlagbegrenzung des eingesteckten Rohrendes (12, 13) enthält.
Linearachse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ovalrohr (20) innerhalb der jeweiligen Aufnahmeöffnung (32, 33) des Gehäuses (14, 15) durch Klemmung, insbesondere mittels Klemmschrauben (34), gehalten ist.
Linearachse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gehäuse (14, 15) einen durch Schlitzung (35) der Wandung gebildeten Federteil (36, 37) im Bereich der Aufnahmeöffnung (32, 33) zum federnden Klemmen des eingesteckten Endes (12, 13) des Ovalrohres (20) aufweist.
Linearachse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsriemen (17) mit einem Riementrum durch das Ovalrohr (20) hindurch bis zu den Riemenscheiben (18, 19) in den beidendigen Gehäusen (14, 15) geführt ist, dort mittels der Riemenscheiben (18, 19) umgelenkt ist und durch eine der Aufnahmeöffnung (32, 33) benachbarte und dazu etwa parallele Austrittsöffnung (38, 39) aus dem jeweiligen Gehäuse (14, 15) herausgeführt ist.
Linearachse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im jeweiligen Gehäuse (14, 15) eine die Riemenscheibe (18, 19) tragende Welle (40, 41) drehbar gelagert ist, deren zumindest eines Ende innerhalb einer Anschlussöffnung (43, 44) des Gehäuses (14, 15) von außen zugänglich ist und z. B. als Kupplungsende zum Anschluss eines Funktionsteiles, z. B. eines Antriebes od. dgl., dient.
Linearachse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsriemen (17) als Zahnriemen und die zugeordneten Riemenscheiben (18, 19) in den Gehäusen (14, 15) als Zahnriemenscheiben ausgebildet sind.
Linearachse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet. dass der Schlitten (16) in Querabstand von der ovalen Durchgangsöffnung (21) zwei beabstandete Klemmhalter (52, 53) enthält, an denen der Antriebsriemen (17) mit jeweiligen Enden (54, 55) befestigt ist.
Linearachse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Klemmhalter (52, 53) mit seinen Längsrändern in zugeordneten Nuten (59, 60) des Schlittens (16) gehalten und zu Einstellzwecken verschiebbar geführt ist.
Linearachse nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (16) am äußeren Ende jeder Nut (59, 60) eine Gewindebohrung enthält, in der eine auf den jeweiligen Klemmhalter (52, 53) zur Einstellung der Riemenspannung des Antriebsriemens (17) drückende Schraube (61) verstellbar gehalten ist.
Linearachse nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Klemmhalter (52, 53) ein flächig vorzugsweise an der Innenseite des Antriebsriemens (17) anliegendes Halteelement (56) und eine vorzugsweise auf der Außenseite des Antriebsriemens (17) anliegende Halteplatte (57) aufweist, die mit dem Halteelement (56) unter Klemmung des Antriebsriemens (17) zwischen beiden zusammengespannt ist.
Linearachse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (57) mit ihren Längsrändern in den Nuten (59, 60) und das Halteelement (56) in einer den Nuten (59, 60) benachbarten Tasche (51) des Schlittens (16) gehalten ist.
Linearachse nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (16) an den äußeren Endflächen im Bereich der ovalen Durchgangsöffnung (21) befestigte Deckel (62, 63) aufweist.
Linearachse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet. dass die Deckel (62, 63) Anschläge für die linearen Wälzlagerelemente (22) bilden und ferner im Bereich der ovalen Durchgangsöffnung (21) Dichtungselemente, Abstreifelemente od. dgl. tragen.