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Die Erfindung betrifft eine Spindellineareinheit mit einem Schienensystem, einem auf dem Schienensystem verschiebbaren Funktionswagen, einer drehbar antreibbaren Gewindespindel zum Verschieben des Funktionswagens auf dem Schienensystem, einer fest mit dem Funktionswagen verbundenen Mutter, die mit der Gewindespindel im Eingriff steht, sowie einer Einrichtung zur Spindelunterstützung.
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Bei Spindellineareinheiten, besonders bei hochdynamischen Anwendungen oder für sehr lange Verfahrwege der Funktionswagen können Schwierigkeiten bei der Gewindespindel auftreten, die unter Umständen über ihre Länge durchhängt bzw. bei hoher Drehzahl unzulässige Schwingungen ausführt. Zur Beseitigung dieser Probleme gibt es sogenannte Spindelunterstützungen, um die freien Spindellängen im Horizontalbetrieb zu reduzieren. Die Spindelunterstützungen können mit dem Funktionswagen mitlaufen und in vorbestimmten Positionen abgesetzt werden (www.logistik-journal.de).
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Die bekannten Systeme weisen den Nachteil auf, dass das An- und Abkuppeln äußerst kompliziert und aufwendig ist und nur bei Profilen mit großzügigen Platzverhältnissen anwendbar ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den technischen Aufwand für die Spindelunterstützungen zu reduzieren und die Unterstützung auch bei beengten Platzverhältnissen zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zu beiden Seiten des Funktionswagens mindestens je ein Unterstützungswagen vorgesehen ist, der ebenso wie der Funktionswagen auf dem Schienensystem geführt ist, dass die Unterstützungswagen je ein Spindellager aufweisen, in dem die Gewindespindel drehbar gelagert ist, und dass zwischen dem Funktionswagen und dem jeweiligen Unterstützungswagen Kupplungsvorrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Unterstützungswagen beim Verfahren des Funktionswagen in die eine Richtung in vorgegebener Position abkuppelbar und beim Zurückfahren des Funktionswagens wieder ankuppelbar sind.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion weist den Vorteil auf, dass sich auf diese Weise mit sehr einfachen Mitteln Lineareinheiten mit sehr langen Hüben realisieren, wobei aufgrund der stabilen Konstruktion auch hohe Spindeldrehzahlen möglich sind. Die einfache Mechanik zum An- und Abkuppeln der Unterstützungswagen zum Funktionswagen ermöglichen somit eine kostengünstige Konstruktion. Gleichzeitig ist die erfindungsgemäße Lösung auch unter beengten Platzverhältnissen realisierbar.
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Vorzugsweise sind die in den Unterstützungswagen vorgesehenen Spindellager als zylindrische Kunststofflager ausgebildet, die die Spindel spielfrei aufnehmen können und somit eine wirksame Unterstützung der Spindel bilden.
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An den Unterstützungswagen können in Bewegungsrichtung weisende Vorsprünge vorgesehen sein, die jeweils auf der dem Funktionswagen zugewandten Seite angeordnet sind und in entsprechende Ausnehmungen des Funktionswagens eingreifen können.
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Die Vorsprünge können dabei als Verlängerungen der Spindellager ausgebildet sein, die ein Stück über die Stirnwandung des jeweiligen Unterstützungswagens vorstehen.
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Die Kupplungsvorrichtungen sind zweckmäßig an diesen Vorsprüngen der Unterstützungswagen sowie den Ausnehmungen des Funktionswagens angeordnet.
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Als Kupplungsvorrichtungen sind zweckmäßig in den Vorsprüngen der Unterstützungswagen verschiebbare Druckstifte vorgesehen, die in Richtung auf das Schienensystem federbelastet sind und an diesem anliegen, wobei an denjenigen Stellen des Schienensystems, an denen die Unterstützungswagen abgekuppelt werden sollen, Vertiefungen vorgesehen sind und die Druckstifte beim Überfahren dieser Vertiefungen in Richtung der Federkraft verschiebbar und in die Vertiefungen einrastbar sind.
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Vorzugsweise stehen die Druckstifte in sämtlichen Positionen außerhalb der in dem Schienensystem vorgesehenen Vertiefungen auf der dem Schienensystem abgewandten Seite über die Oberfläche der Vorsprünge vor, wobei die vorstehenden Enden der Druckstifte in entsprechende Aufnahmeöffnungen des Funktionswagens eingreifen und die Unterstützungswagen somit formschlüssig mit dem Funktionswagen verbinden.
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Die Druckstifte sind zweckmäßig zylindrisch ausgebildet und sind an ihrem zum Schienensystem weisenden Ende mit einem abgerundeten Pilzkopf versehen, der an dem Schienensystem anliegt und an diesem entlanggleitet.
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Die in dem Schienensystem vorgesehenen Vertiefungen können als kegelförmige Senkungen ausgebildet sein, in die der jeweilige Druckstift beim Überfahren aufgrund seiner Federbelastung hineingleitet und sich dadurch in seiner Axialrichtung verschiebt, wobei sich der jeweilige Druckstift durch diese Axialverschiebung aus der zuvor mit dem Funktionswagen gekuppelten Position löst, d. h. zurückzieht.
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Aufgrund der kegelförmigen Ausbildung der Vertiefungen wird ein abruptes Einschnappen der Druckstifte in die Vertiefungen vermieden, sodass sich die Druckstifte sanft absenken können. Die kegelförmigen Senkungen weisen vorzugsweise einen Öffnungswinkel von ca. 120° auf.
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Um dem allmählichen Absenken bzw. Anheben der Druckstifte Rechnung zu tragen, können die zur Kupplung mit den Druckstiften dienenden, an dem Funktionswagen vorgesehenen Aufnahmeöffnungen als Langlöcher ausgebildet sein, deren Längsachsen sich in Bewegungsrichtung des Funktionswagens erstrecken.
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Wenn die Erfindung bei sehr langen Spindellineareinheiten mit extrem langen Spindeln angewendet werden soll, sind zweckmäßig auf jeder Seite des Funktionswagens zwei oder mehr Unterstützungswagen angeordnet, um die freien Spindellängen zu reduzieren.
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Dabei können die Unterstützungswagen untereinander die gleiche Kupplungsvorrichtung aufweisen, wie sie zwischen dem Funktionswagen und dem ersten Unterstützungswagen vorgesehen ist. Gleichzeitig können für jeden Unterstützungswagen in Bewegungsrichtung und seitlich zueinander versetzte, den jeweiligen Haltepositionen zugeordnete Vertiefungen in dem Schienensystem vorgesehen sein, sodass die Unterstützungswagen nacheinander ein- und ausgekuppelt werden können.
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Das nacheinander erfolgende Ein- und Auskuppeln der Unterstützungswagen kann auch dadurch erfolgen, dass die den jeweiligen Haltepositionen der Unterstützungswagen zugeordneten Vertiefungen in dem Schienensystem auf einer Linie hintereinander angeordnet und unterschiedlich tief ausgebildet sind, während die Druckstifte unterschiedlich lang sind, sodass sich die Unterstützungswagen nacheinander ein- und auskuppeln lassen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft veranschaulicht und im Nachfolgenden im Einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1: eine Draufsicht auf einen auf einem Schienensystem geführten Funktionswagen mit auf jeder Seite angeordneten einzelnen Unterstützungswagen,
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2: einen Schnitt entlang der Linie II-II aus 1,
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3: in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt III aus 2,
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4: in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt IV aus 2,
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5: eine Draufsicht auf einen einzelnen Unterstützungswagen und
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6: eine Stirnansicht des Unterstützungswagens gemäß 5.
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In der Zeichnung ist eine Spindellineareinheit dargestellt, die einen Funktionswagen 1 aufweist, der auf einem langgestreckten Schienensystem 2 verschieblich geführt ist.
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Das Schienensystem 2 besteht aus einem durchgehenden Grundstreifen 3, der auf beiden Seiten mit einstückig an den Grundstreifen 3 angeformten stabförmigen Schienenteilen 4 versehen ist, die einen runden Querschnitt aufweisen. Die stabförmigen Schienenteile 4 sind oberhalb des Niveaus des Grundstreifens 3 angeordnet und dienen als Führung für den Funktionswagen 1, der die beiden stabförmigen Schienenteile 4 mit entsprechenden Lagern umgreift. Von den beiden Lagern ist eines als Festlager und das andere als Loslager ausgebildet, um ein Verklemmen des Systems zu verhindern.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf beiden Seiten in Bewegungsrichtung des Funktionswagens 1 je ein Unterstützungswagen 5 angeordnet, der im Wesentlichen den gleichen Querschnitt aufweist wie der Funktionswagen 1 und ebenfalls auf dem Schienensystem 2 geführt ist.
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Der Funktionswagen 1 ist mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten drehbaren Gewindespindel verschiebbar, die mit einer an dem Funktionswagen 1 sitzenden Mutter im Eingriff steht.
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Die Gewindespindel erstreckt sich über die gesamte Länge des Schienensystems 2. Um zu vermeiden, dass sich die Gewindespindel zwischen zwei Lagern durchbiegt, insbesondere wenn sich der Funktionswagen 1 an einem Ende des Schienensystems 2 befindet, bilden die Unterstützungswagen 5 eine wirksame Abstützung der Gewindespindel.
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Wie insbesondere aus 6 hervorgeht, sind die Unterstützungswagen 5 mit einem Spindellager 6 versehen, in welchem die Gewindespindel drehbar gelagert ist. Das jeweilige Spindellager besteht aus Kunststoff und weist eine glatte innere Zylinderbohrung 7 auf, in der die Gewindespindel leicht drehbar geführt ist.
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Die Unterstützungswagen 5 sind mit dem Funktionswagen 1 wahlweise kuppelbar und entkuppelbar. Wenn sich der Funktionswagen 1 aus einer Mittellage, beispielsweise in 1 nach rechts in Richtung zu dem rechten Ende des Schienensystems 2 bewegt, so kuppelt er zu gegebener Zeit an den rechten Unterstützungswagen 5 an und schiebt diesen vor sich her. Bewegt sich der Funktionswagen 1 dann wieder in Richtung zur anderen Seite, so zieht er den rechten Unterstützungswagen 5 hinter sich her, bis dieser an einer vorgegebenen Stelle entkuppelt und dort stehenbleibt, während der Funktionswagen 1 weiter nach links fährt, bis er auf den linken Unterstützungswagen 5 trifft, und diesen dann bis zum linken Ende des Schienensystems 2 verschiebt. Danach fährt der Funktionswagen 1 wieder mit dem angekuppelten Unterstützungswagen 5 nach rechts, bis der Unterstützungswagen 5 an der vorgegebenen Stelle abgesetzt wird, sodass nunmehr relativ kurze, freie Spindellängen zwischen den einzelnen Unterstützungen der Spindel entstehen.
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An dem Unterstützungswagen 5 sind in Bewegungsrichtung weisende Vorsprünge 8 vorgesehen, die jeweils auf der dem Funktionswagen 1 zugewandten Seite der Unterstützungswagen 5 angeordnet sind und die in entsprechende Ausnehmungen 9 des Funktionswagens 1 eingreifen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Vorsprünge 8 Teil Spindellager 6, die über die jeweilige Stirnseite des Unterstützungswagens 5 hinaus vorstehen.
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Die Vorsprünge 8 der Unterstützungswagen 5 und die Ausnehmungen 9 des Funktionswagens 1 sind mit den entsprechenden Kupplungsvorrichtungen versehen.
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Als Kupplungsvorrichtung dienen in den Vorsprüngen 8 der Unterstützungswagen 5 angeordnete Druckstifte 10, die in durchgehenden, vertikal verlaufenden Bohrungen 11 längsverschieblich geführt sind.
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In Richtung auf den Grundstreifen 3 des Schienensystems 2 sind die Druckstifte 10 federbelastet, und zwar mittels je einer Schraubenfeder 12, die sich an einem Absatz innerhalb der Bohrungen 11 abstützt und den jeweiligen Druckstift 10 nach unten drückt.
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Die Druckstifte 10 sind zylindrisch ausgebildet und weisen an ihrem unteren Ende einen abgerundeten Pilzkopf 13 auf, der an dem Grundstreifen 3 des Schienensystems 2 anliegt und auf diesem entlanggleiten kann. Die Rückseite des Pilzkopfes 13 dient gleichzeitig als Gegenlager für die Schraubenfeder 12.
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An denjenigen Stellen des Schienensystems 2, an denen die Unterstützungswagen 5 von dem Funktionswagen 1 abgekuppelt und abgesetzt werden sollen, sind in der Oberfläche des Grundstreifens 3 des Schienensystems 2 Vertiefungen 14 vorgesehen. Beim Überfahren dieser Vertiefungen 14 werden die Pilzköpfe 13 der Druckstifte 10 mittels der Schraubenfedern 12 nach unten verschoben und rasten in die Vertiefungen 14 ein.
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In ihrer Ausgangsposition greifen die oberen Enden der Druckstifte 10 in Aufnahmeöffnungen 15 ein, die innerhalb der Ausnehmungen 9 des Funktionswagens 1 angeordnet sind.
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Die mit den Pilzköpfen 13 der Druckstifte 10 zusammenwirkenden Vertiefungen 14 sind als kegelförmige Senkungen ausgebildet, die einen Öffnungswinkel von ca. 120° aufweisen, sodass sich die Pilzköpfe 13 beim Überfahren der Vertiefungen 14 allmählich absenken können. Um dem allmählichen Absinken der Druckstifte 10 Rechnung zu tragen, sind die an den Funktionswagen 1 vorgesehenen Aufnahmeöffnungen 15 als Langlöcher ausgebildet, deren Längsachsen sich in Bewegungsrichtung des Funktionswagens 1 erstrecken, sodass der Bewegungsvorgang der Druckstifte 10 in die Aufnahmeöffnungen 15 hinein und aus diesen heraus fließend vor sich gehen kann.
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In den 5 und 6 sind zwei verschiedene Ansichten der Unterstützungswagen 5 dargestellt, wobei in 6 der Pilzkopf 13 eines Druckstiftes 10 zu sehen ist, der in der in 5 dargestellten Bohrung 11 verschieblich angeordnet ist.
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In 6 sind die beiden Gleitlager 16 und 17 zu erkennen, die die stabförmigen Schienenteile 4 des Schienensystems 2 umgreifen. Eines der beiden Gleitlager 16 bzw. 17 ist dabei als Festlager und eines als Loslager ausgebildet.
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Die Gleitlager des Funktionswagens 1, die in gleicher Weise ausgebildet sind wie bei den Unterstützungswagen 5, sind in der Zeichnung nicht gesondert dargestellt.
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Während das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel nur jeweils einen Unterstützungswagen 5 auf jeder Seite des Funktionswagens 1 aufweist, können selbstverständlich auf jeder Seite des Funktionswagens 1 auch zwei oder mehr Unterstützungswagen 5 angeordnet sein, und zwar je länger das Schienensystem 2 ausgebildet ist, umso mehr Unterstützungswagen 5 können vorgesehen sein.
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Wenn beispielsweise auf jeder Seite des Funktionswagens 1 zwei Unterstützungswagen vorgesehen sein sollen, so weisen die Unterstützungswagen untereinander die gleiche Kupplungsvorrichtung auf, wie sie gemäß der Zeichnung zwischen dem Funktionswagen 1 und dem ersten Unterstützungswagen 5 vorgesehen ist. Für den zweiten Unterstützungswagen, der an einer anderen Position abgesetzt werden muss als der erste Unterstützungswagen, ist eine in Bewegungsrichtung seitlich versetzte Vertiefung vorgesehen, die mit einem ebenfalls seitlich versetzten Druckstift zusammenwirkt.
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Wie aus 5 hervorgeht, ist bereits an dem Vorsprung 8 eine zweite Bohrung 11a vorgesehen, die dann als Aufnahme für den Druckstift des jeweils zweiten Unterstützungswagens 5 dient.
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Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Schienensystem 2 beschränkt. Vielmehr sind auch andere Schienensysteme möglich, an die dann das Gleitsystem des Funktionswagens 1 sowie der Unterstützungswagen 5 anzupassen sind.
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Ferner sind Abwandlungen des Kupplungsystems möglich.
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Wenn mehrere Unterstützungswagen vorgesehen sein sollen, so können die Kupplungsvorrichtungen zwischen den Unterstützungswagen auch derart abgewandelt werden, dass unterschiedlich lange Druckstifte verwendet werden, die früher oder später ein- bzw. auskuppeln, oder es können unterschiedlich tiefe Vertiefungen 14 gewählt werden, die ein früheres oder späteres Auskuppeln des jeweils folgenden Unterstützungswagens 5 bewirken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Funktionswagen
- 2
- Schienensystem
- 3
- Grundstreifen
- 4
- stabförmige Schienenteile
- 5
- Unterstützungswagen
- 6
- Spindellager
- 7
- Zylinderbohrung
- 8
- Vorsprünge
- 9
- Ausnehmungen
- 10
- Druckstifte
- 11, 11a
- Bohrungen
- 12
- Schraubenfeder
- 13
- Pilzköpfe
- 14
- Vertiefungen
- 15
- Aufnahmeöffnungen
- 16
- Gleitlager
- 17
- Gleitlager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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