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Die Erfindung betrifft einen Linearführungslaufwagen einer Linearführung.
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Aus dem Stand der Technik sind Lineareinheiten bekannte, welche sich entlang eines linearen Trägerprofils bewegen.
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DE 10 2006 056 416 A1 zeigt eine Lineareinheit mit einem, an einem Träger verfahrbaren, Schlitten. Der Schlitten gleitet auf Lagerelementen entlang des Trägers. Der Grundkörper ist vorzugsweise so gestaltet, dass er alle Bauteile der Laufrollenanordung umschließen kann. Durch dieses Einhausen der Funktionsteile wird eine hohe Robustheit und Schmutzresistenz erreicht.
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Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass mit Laufrollen entlang von Linearführungsschienen verfahrbare Linearführungslaufwagen Laufrollen aufweisen, die mittels eines Exzenters einstellbar sind, um eine spielfreie Anordnung gegenüber der Linearführungsschiene herzustellen. Nachteilig ist es hierbei, dass hierfür ein zusätzlicher Arbeitsaufwand besteht, dass nach längerer Betriebszeit ein Nachstellen erforderlich werden kann sowie dass, je nach Aufbau, der von den Linearführungswagen getragen wird, der Zugang eines Werkzeugs für das Nachstellen versperrt sein kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Linearführungslaufwagen aufzuzeigen, welcher zuverlässig spielfrei an einer Linearführungsschiene läuft, kostengünstig und einfach herzustellen sowie mit geringem Arbeitsaufwand zu montieren ist.
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Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß weist der Linearführungslaufwagen einen Grundkörper und eine Laufrollenanordnung auf.
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Erfindungsgemäß weist der Grundkörper einen Hauptabschnitt und einen federelastischen verformbaren Federabschnitt auf. Der Hauptabschnitt und der Federabschnitt sind erfindungsgemäß zueinander monolithisch ausgebildet. Hauptabschnitt und Federabschnitt gehen ineinander über. Somit weist auch der Hauptabschnitt vorzugsweise dasselbe Material wie der Federabschnitt auf.
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Vorzugsweise ist der Grundkörper aus einem metallischen Material ausgebildet und als Druckgussteil hergestellt. Es sind aber auch Verbundwerkstoffe, polymere Kunststoffe oder andere Werkstoffe mit einem geeigneten Elastizitätsmodul denkbar.
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Die Federwirkung des Federabschnittes wird dadurch bereitgestellt, dass dieser bei einer Kraftbeaufschlagung eine Verformung im elastischen Bereich ausführt und daher dann bestrebt ist, die Ursprungsform wieder einzunehmen. Der Federabschnitt ist geometrisch gegenüber dem Hauptabschnitt abgesetzt. Der Schlankheitsgrad des Federabschnitts hat wesentlichen Einfluss auf die elastische Verformbarkeit und die wirkende Federkraft.
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An dem Hauptabschnitt sind die Aufnahmemittel für Aufbauten wie beispielsweise Handlingsvorrichtungen angebracht. Bevorzugt handelt es sich bei den Aufnahmemitteln um Gewindebohrungen.
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Erfindungsgemäß weist die Laufrollenanordnung mindestens eine Festlagerseitenlaufrolle und mindestens eine Loslagerseitenlaufrolle auf. Die Festlagerseitenlaufrolle und die Loslagerseitenlaufrolle wirken auf entgegengesetzte Seiten einer Linearführungsschiene.
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Die Linearführungsschiene ist selbst nicht Bestandteil des erfindungsgemäßen Linearführungslaufwagens. Soweit diese dargestellt wird erfolgt dies zur Erläuterung des Zusammenwirkens mit den Komponenten des Linearführungswagens.
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Alle Laufrollen sind an dem Grundkörper drehbar gelagert. Vorzugsweise sind die Laufrollen über Lager, insbesondere Kugellager drehbar gelagert.
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Die Festlagerseitenlaufrolle ist erfindungsgemäß an dem Hauptabschnitt gelagert und die Loslagerseitenlaufrolle ist erfindungsgemäß an dem Federabschnitt gelagert.
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Durch die Anbringung der Festlagerseitenlaufrolle an dem Hauptabschnitt wird eine hohe Festigkeit erreicht. Damit können hohe Lasten über den Grundkörper und die Festlagerseitenlaufrolle auf die Linearführungsschiene übertragen werden.
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Durch Lagerung der Loslagerseitenlaufrolle an dem Federabschnitt wird bei einer elastischen Verformung des Federabschnitts die Position der Loslagerseitenlaufrolle ebenfalls geringfügig gegenüber der Festlagerseitenlaufrolle verändert.
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Der zu der Linearführungsschiene orthogonale Abstand der Laufflächen der Loslagerseitenlaufrolle und der Festlagerlaufrolle weist ein geringfügiges Untermaß η gegenüber dem Abstand der Laufflächen der Linearführungsschiene auf. Bei einem Aufsetzen des Laufwagens wird daher die Losseitenlaufrolle quer zur Hauptachse der Linearführungsschiene seitlich weggedrückt, wodurch sich der Federabschnitt, an dem die Losseitenlaufrolle gelagert ist, elastisch verformt. Die Richtung dieser elatischen Verformung wird nachfolgend auch als Spannrichtung bezeichnet. Der elastisch verformte Federabschnitt ist bestrebt, seine Ursprungsform wieder einzunehmen und überträgt eine Federkraft auf die Loslagerseitenlaufrolle, wodurch die Loslagerseitenlaufrolle eine Kraft auf die Linearführungsschiene beaufschlagt. Diese Kraft wird nachfolgend auch als Klemmkraft bezeichnet. Da die Loslagerseitenlaufrolle und die Festlagerseitenlaufrolle über den Grundkörper in festgelegter Lagebeziehung stehen, liegt die Klemmkraft in gleicher Weise auch zwischen der Festlagerseitenlaufrolle und der Linearführungsschiene vor.
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Erfindungsgemäß sind die Festlagerseitenlaufrolle und Loslagerseitenlaufrolle zu einer Linearschiene gegenüberliegend angeordnet. Als gegenüberliegend ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass sich die Laufrollen vorzugsweise im Wesentlichen in einer Ebene befinden und auf gegenüberliegenden Laufseiten einer Linearführungsschiene wirken. In einer ersten bevorzugten Variante befindet sich die Linearführungsschiene zwischen den Laufrollen, so dass die Laufrollen aufeinander zu gerichtet sind. Die Klemmkraft wirkt von außen nach innen. In einer zweiten möglichen Variante ist die Linearführungsschiene zweiteilig ausgebildet und weist zwei beabstandete Schienenkörper auf. In dieser zweiten Variante sind die Laufrollen zwischen den beiden Schienenkörpern angeordnet und sind voneinander weg gerichtet. Die Klemmkraft wirkt in dieser zweiten Variante von innen nach außen.
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Die Laufrollen liegen erfindungsgemäß spielfrei an der Linearführungsschiene an. Als spielfrei wird verstanden, dass durch die auf die Linearführungsschiene wirkende Klemmkraft kein Kontaktverlust zwischen den Laufrollen und der Linearführungsschiene auftritt. Sowohl die Loslagerseitenlaufrolle als auch die Festlagerseitenlaufrolle befinden sich in einem permanenten Berührungskontakt zu der Linearführungsschiene. Das spielfreie Anliegen an der Linearführungsschiene verhindert einen unruhigen Lauf oder sogar das Abspringen des Laufwagens von der Linearführungsschiene.
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Ein erfindungsgemäßer Linearführungswagen kann in unterschiedlichen Bauformen vorliegen.
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In einer einfachen Bauform weist der Linearführungswagen zwei Festlagerseitenlaufrollen, welche an dem Hauptabschnitt und eine Loslagerlaufrolle, welche an dem Federabschnitt angeordnet sind, auf. Durch die insgesamt drei Laufrollen wird eine Verdrehung des Linearführungslaufwagens sowohl um die Vertikalachse, als auch um die Querachse, zuverlässig verhindert. Vorzugsweise ist der Linearführungswagen in Bezug auf einen an ihm montierten Aufbau so angeordnet, dass überwiegend die Festlagerseitenrollen die Kräfte der Last des Aufbaus aufnehmen, während die Loslagerseitenrollen vor allem durch die Aufbringung einer Klemmkraft einen Kontaktverlust zu der Linearführungsschiene verhindern und somit die Spielfreiheit gewährleisten.
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In einer anderen Bauform liegen zwei Loslagerseitenlaufrollen vor, wobei neben dem Federabschnitt zudem ein weiterer Federabschnitt vorliegt, der die zweite Loslagerseitenlaufrolle trägt.
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Die Anzahl der Festlagerseitenlaufrollen und der Loslagerseitenlaufrollen ist dem Grunde nach nicht begrenzt und bestimmt sich vor allem nach den zu erwartenden Lastaufnahmen. Eine höhere Anzahl von Laufrollen ist insbesondere auch dann zweckmäßig, wenn die Bauform des Laufwagens verlängert, eine hohe Geschwindigkeit des Linearführungslaufwagens auf der Linearführungsschiene oder eine verbesserte Laufruhe erreicht werden soll. Wesentlich ist hierbei, dass alle Festlagerseitenlaufrollen von der einen Seite und alle Loslagerseitenlaufrollen von der anderen, gegenüberliegenden Seite auf die Linearführungsschiene wirken. Vorzugsweise ist die Anzahl der Festseitenlaufrolle um eins größer als die Anzahl der Loslagerseitenlaufrollen. So ist jeweils eine Losseitenlaufrolle vorteilhaft längsaxial immer zwischen zwei benachbarten Festlaufseitenlaufrollen anordenbar, womit eine optimale Kraftverteilung bewirkt werden kann.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung beruht auf der monolithischen Bauweise des Grundkörpers. Der Linearführungslaufwagen lässt sich daher sehr einfach herstellen und ist, durch das Fehlen von Fügestellen, sehr robust.
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Dadurch, dass die Laufrollenanordnung direkt auf dem Grundkörper angebracht wird, ergibt sich eine sehr einfache Bauweise. Insbesondere können zusätzliche Stellmittel wie beispielsweise Exzenter entfallen.
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Durch die Klemmkraft, welche durch die Losseitenlaufrolle und den Federabschnitt bewirkt wird, wird eine Spielfreiheit der Festseitenlaufrollen auf der Linearführungsschiene auch ohne Einstellarbeiten erreicht. Ferner wird eine dauerhafte Spielfreiheit auch ohne Nachstellarbeiten erreicht, weil Toleranzen, insbesondere durch das Einlaufen der Lager der Laufrollen, durch eine elastische Verformung des Federelements entgegen der Spannrichtung ausgeglichen werden.
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Vorteilhaft ist zudem die äußere Bauform des Linearführungslaufschlittens insbesondere im Bereich der Aufnahmen für die Aufbauten nicht verändert, so dass bestehende Komponenten unverändert eingesetzt werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind Hauptabschnitt und Federabschniitt gemeinsam in einer orthogonal zu den Rotationsachsen der Laufrollen gelegenen Hauptebene des Grundkörpers angeordnet. Der Grundkörper weist eine innere Ausparung auf. Der Federabschnitt ist gemäß dieser vorteilhaften Weiterbildung in der inneren Aussparung des Hauptabschnitts angeordnet.
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Da der Hauptabschnitt und der Federabschnitt gemeinsam in einer Hauptebene angeordnet sind, ist der Federabschnitt sehr einfach aus einem Vollmaterial des Grundkörpers zu erzeugen. Es kann das Material um den Federabschnitt herum so ausgeschnitten werden, dass der Federabschnitt vorzugsweise als ein Kragarm gebildet wird. Möglich ist es aber auch, eine solchen Grundkörper durch Urformung, beispielsweise Druckguss, herzustellen.
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Der Kragarm weist einen durch seine Länge einfach einstellbaren Schlankheitsgrad auf, durch den der gewünschte Federweg einstellbar ist. Der Federweg liegt ebenfalls in der Hauptebene. An diesen Kragarm ist die Losseitenlaufrolle angebracht.
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Vorteilhaft an dieser Weiterbildung sind insbesondere die mögliche kompakte Bauform des Grundkörpers sowie dessen einfache Herstellbarkeit. Ferner können vorteilhaft die Laufrollen günstig angeordnet werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das Federelement in Verbindung mit dem umliegenden Hauptabschnitt zugleich wie eine Abdeckung für die Loslagerseitenlaufrolle wirkt und auf eine zusätzliche Abdeckung verzichtet werden kann.
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Gemäß einer hierauf aufbauenden einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Federabschnitt eine Längserstreckung parallel zu einer Längsachse des Linearführungslaufwagens auf und ist torsionselastisch ausgebildet. Die Längsachse des Linearführungslaufwagens entspricht der Längsachse der Linearführungsschiene, an der der Linearführungswagen bei bestimmungsgemäßer Montage geführt wird. Auch in dieser fortführenden Weiterbildung ist der Federabschnitt als ein Kragarm ausgebildet, welcher eine Längserstreckung parallel zu der Linearführungsschiene aufweist. Beim Aufsetzen der Laufrollen auf die Linearführungsschiene wird dieser durch seitliche Auslenkung und durch Torsion verformt. Auslenkung und Torsion sind so gering, dass es sich um eine ausschließlich elastische Verformung handelt. Die Rückstellkraft wird auf die Laufrollen übertragen und stellt die Klemmkraft an der Linearführungsschiene bereit.
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Vorteilhaft ist durch die Länge und Materialstärke des Federabschnittes die Klemmkraft konstruktiv einstellbar.
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Nach einer weiteren aufbauenden Weiterbildung nimmt der Hauptabschnitt einen Stellkörper auf. Der Stellkörper ist quer zu der Längsachse des Linearführungslaufwagens angeordnet. Der Stellkörper wirkt auf den Federabschnitt entgegen einer Rückstellkraft des Federabschnitts. Dies bedeutet zugleich, dass der Stellkörper entgegen der Klemmkraft wirkt.
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Vorzugsweise ist der Stellkörper als Gewindebolzen ausgebildet. Bei einem Anziehen der Gewindebolzens bewegt sich dieser axial in der Spannrichtung des Federabschnitts. Dadurch wird erreicht, dass die Rückstellkraft des Federelements teilweise über den Gewindebolzen abgetragen und somit die Klemmkraft zwischen den Laufrollen und der Linearführungsschiene reduziert werden kann. Damit wird der Vorteil erreicht, dass eine besondere Leichtgängigkeit des Linearführungslaufwagens eingestellt werden kann. Zudem wird die radiale Belastung der Lager der Laufrollen reduziert und deren Lebensdauer erhöht. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft anwendbar, wenn durch den Linearführungslaufwagen lediglich Aufbauten mit geringer Belastung für den Linearführungslaufwagen getragen werden.
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Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von
- 1 Linearführungslaufwagen in Draufsicht und Schnittansicht
- 2 Linearführungslaufwagen in perspektivischer Ansicht
- Fig.°3 Linearführungslaufwagen in perspektivischer Explosionsansicht
- 4 Linearführungslaufwagen mit Stellkörper in einer Untersicht und in einer Schnittansicht
näher erläutert.
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht und einer zugehörigen Schnittansicht des Linearführungslaufwagens.
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Der Linearführungslaufwagen weist einen Grundkörper 1 und ein Laufrollenanordnung 2 auf.
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Der Grundkörper besteht aus dem Hauptabschnitt 3 und dem Federabschnitt 4, welcher sich in der inneren Aussparung 7 befindet.
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Die Laufrollenanordnung 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei Festseitenlaufrollen 5 und eine Losseitenlaufrolle 6 auf, welche am Grundkörper befestigt sind. Die Linearführungsschiene ist nicht abgebildet und weist einen runden Querschnitt auf. Die Laufrollen 5, 6 besitzen eine konkave Wölbung in ihrer Lauffläche, welche die Linearführungsschiene aufnehmen können, so dass die Laufrollen 5, 6 und somit der Grundkörper durch die Linearführungsschiene geführt werden.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Linearführungslaufwagens von schräg unten. Die Laufrollenanordnung 2 mit den Laufrollen 5, 6 ist so gestaltet, dass die Linearführungsschiene durch den Freiraum zwischen den Laufrollen 5, 6 und den stirnseitigen Öffnungen des Hauptabschnitts 3 des Grundkörpers 1 geschoben werden kann und so der Linearführungslaufwagen auf die Linearführungsschiene aufgesetzt werden kann.
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Die 3 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Linearführungslaufwagens, welche die Befestigung der Laufrollen 5, 6 am Grundkörper verdeutlicht. Die beiden Festseitenlaufrollen 5 werden am Hauptabschnitt 3 und die Losseitenlaufrollen 6 am Federabschnitt 4 befestigt. Der Federabschnitt 4 befindet sich in der inneren Aussparung 7.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Stellkörper 8. Wie insbesondere die Schnittdarstellung zeigt, ist der Stellkörper 8 als eine Stellschraube ausgebildet und in dem Grundkörper 1 in dem Hauptabschnitt 3 quer zur Längsachse des Linearführungslaufwagens und quer zu dem Federabschnitt 4 angeordnet. Der Pfeil neben der Schnittdarstellung zeigt die Wirkrichtung des Stellkörpers 8. Bei einem Anziehen des Stellkörpers 8 gegen den Federabschnitt 4 in Pfleilrichtung wirkt der Stellkörper der Rückstellkraft des elastisch verformten Federabschnitts 4 entgegen. Damit wird die von der Losseitenlaufrolle 6 auf die Linearschiene (nicht dargestellt) wirkende Klemmkraft reduziert. Da die Klemmkraft stets zugleich auch zwischen den Festleitenlaufrollen 5 und der Linearschiene (nicht dargestellt) wirkt, werden durch ein Anziehen des Stellkörpers 8 alle Laufrollen 5, 6 in deren radialer Kraftaufnahme entlastet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundkörper
- 2
- Laufrollenanordnung
- 3
- Hauptabschnitt
- 4
- Federabschnitt
- 5
- Festseitenlaufrolle
- 6
- Losseitenlaufrolle
- 7
- innere Aussparung
- 8
- Stellkörper
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006056416 A1 [0003]
