DE29705983U1

DE29705983U1 - Bewegungsvorrichtung

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Publication number: DE29705983U1
Application number: DE29705983U
Authority: DE
Original assignee: SCHMIDT AXEL H DIPL WIRTSCH
Current assignee: SCHMIDT AXEL H DIPL WIRTSCH
Priority date: 1997-04-05
Filing date: 1997-04-05
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2007-04-06

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Bewegungsvorrichtung nach den Oberbegriffen des Anspruches 1.

Laufrollen und Kugelrollen sind z.B. aus der Offenlegungsschrift 27 25 682, den Gebrauchsmusterschriften 81 08 460, 81 37 149.1, B4 06 488.2, 86 27 597.6, dem EP 0 402 346 A1 und anderen bekannt.

Besonders die OLS 27 25 682 beschreibt sehr detailliert den Stand der Technik und die Probleme mit konventionellen Laufrollen unter Verwendung von Rädern ( Seiten E1 - E4 ). Auf den folgenden Seiten ( E4, letzter Absatz, bis E7 ) uiird eine Lösung der Probleme unter Verwendung einer Kugel und eines Schalenteils erläutert. Auf der Seite G1 uiird als Figur 1 eine Phenolharzkugel 4 in einem Sockelelement 5 aus Kunststoff beschrieben.

Auf den Seiten G4 - 6 erklären die Erfinder die Probleme, die sie mit der beschriebenen Art der Konstruktion bekamen, d. h. die Lösung war keine Lösung, sondern ein Fehlschlag. Zitat ab Seite G5, Zeile 29 : " Diese Probleme, ganz besonders das Problem der Reibungsverringerung auf einen gewünschten LJert haben sich als schwer lösbar erwiesen."

Die folgenden Seiten beschreiben dann die weitere Entwicklung bis hin zu dem in Figur 3 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Verwendung von Rollen 15 zur Abstützung der Kugel im Laufrollenschaft 5, Seite G 10.

Die Beschreibung führt von der Aufgabe der fehlgeschlagenen Konstruktion mit nur zwei Teilen, Kugel und Gahäuse, Fig. 1, zu der aufwendigen Lösung mit Rollen 15 und Lagern, also erheblich mehr Teilen und Motageaufuand. Alle bekannten Konstruktionen weisen den gleichen Nachteil der Teilevielfalt auf.

Andere Produkte dieser Art, z.B. beschrieben in G 85 G6 488.2, G 86 27 597.6, EP Q 402 346, verwenden zur Rcllwiderstandsreduzierung Stützkugeln oder Kugellager, bestehen aus einer Vielzahl von Einzelteilen und sind aufwendig zu warten. Diese Eigenschaften stehen, aufgrund der damit verbundenen Kosten, einem erfolgreichen, universellen Einsatz der nun bekannten Kugelrallen entgegen.

Diese Probleme und Nachteile werden, mit den in 5chutzanspruch aufgeführten Merkmalen, gelöst.

Mit den erfinderischen Lösungen wird eine Beujegungsvorrichtung geschaffen, die selbst auf Glas und mittlerer Belastung ein zufriedenstellendes Rollverhalten produziert und die tatsächlich, für den leichten bis mittleren Belastungsfall pro Bewegungsvorrichtung, also die Mehrzahl der Anwendungen, nur aus zwei Teilen besteht. Bei dem Einsatz zur Schwerlastbewegung, kann die im Schutzanspruch dargestellte Lösung notwendig werden. Das heißt die spezifische": Kugellauffläche ist aus einem anderen Material als dem des Kugelkäfigkörpers.

Der Durchbruch bei den extensiven Rollversuchen wurde geschaffen als Golfballe als Kugeln in die Versuchsreihen einbezagen wurden. Die auf der Oberfläche angeordneten kleinen Vertiefungen / " dimples " erfüllen für die Bewegungsvorrichtung zwei entscheidende Voraussetzungen

- sie erhöhen bei ausgezeichnet glatter Oberfläche, z.B. bei Verwendung von SURLYN® oder einem ähnlichen Material, durch die gewellte Kreisflächenbildung zur Last hin, den Reibwiderstand zwischen Kugel und Last

- sie reduzieren den Reibwiderstand zwischen Kugel und der Kugellauffläche durch eine Verringerung

. der Berührungsfläche, nämlich nur an den Stegen ( 4 ).

Darüber hinaus haben die praktischen Versuche, die Reibungsberechnungen erhärtend, gezeigt, daß der Winkel 2 C^ , von der Mittelachse der Kugel aus gesehen, wo die Kugelüberflache die spezifische Kugellauffläche berührt, bei 90° oder noch zwischen 7G° und 110° liegen muß.

Das Überschreiten der 110° zu 1BD⁰ hin führt zur Bremsung der angestrebten leichten Kugelrotation, die Kugel rollt nicht so leicht, sondern tendiert, vor allem bei Richtungsänderungen der Bewegung, durch den Bremseffekt zum Rutschen. Ein ähnliches l/erhalten zeigt sich, wie aus der Statik bekannt, bei Unterschreitung der 70°, die gesamte Vorrichtung neigt zum Kippen. ( Bei der DLS 27 25 682 beträgt der Öffnungswinkel 2 oC , wie in Fig. 1 zeichnerisch dargestellt ca. 40°, was absolut zum Fehlschlag dieser Lösung führen mußte ).

Bei Einsatz der Bewegungsvorrichtung in einer Kugelrollenbahn kann es, aus Gründen der Gewichtsreduzierung, wünschenswert sein, die Kugel als Hohlkörper statt als Vollkörper auszubilden. Dabei ist natürlich die maximale Last zu beachten, die pro Vorrichtung bewegt werden soll.

Um die Art des Einsatzes und der Anwendung der Bewegungsvorrichtung höchst flexibel zu gestalten, wird die Erfindung für jeden technisch machbaren Durchmesser der Kugel ( 1 ) und jede einsatzbedingte Außenkontur des topf- oder ringartigen Kugelkäfigkörpers vorgesehen.

Eine bevorzugte Einbaulage für die Bewegungsvorrichtung gibt es nicht, sie ist universell einbaubar, mit dem freien Kugelabschnitt

- nach unten aus der Schürze ( 8 ) ragend

- nach oben aus der Schürze ( 8 ) ragend

- zwischen diesen beiden Lagen jede Schräglage einnehmend, z.B. zur Führung eines Gutes in einem Schacht.

Beim Einsatz der Bewegungsvarrichtung,wird die auf die Kugel ( 1 ) einwirkende Kraft über die spezifische Kugellauffläche ( 5 ) an den Kugelkäfigkörper ( 2 ), der die örtlich definierte Position der Kugel bestimmt, übertragen. Von dem Kugelkäfigkörper erfolgt die Weitergabe der einwirkenden Kraft auf einen Rahmen, den Boden, einen Gegenstand usuj. je nach Einsatzart.

Die Uielfälltigkeit des Einsatzes und der Verwendung der Bewegungsvorrichtung erfordert natürlich auch eine entsprechende Flexibilität in der Art und Weise der Befestigung an dem kundenspezifischen Gegenpart. Die Ringform ( 6 ) und die Topfform ( 7 ) des Kugelkäfigkörpers ( 2 ) sind so ausgelegt, daß veruiendungsbedingt eine Verbindung zum Gegenpart durch Schrauben, Klipsen, Klemmen, Stecken,Einpressen, Kleben, das Aneinanderlegen in einem Rahmen usw. möglich ist. Speziellen Kundenwünschen und Kundenbedürfnissen wird durch die Konstruktion Rechnung getragen.

Der Kugelkäfigkörper ( 2 ) in Ringform ( 6 ) mit kreisförmiger Außenkontur stellt die ideale Ausführungsform dar. Die Ringform erfüllt in bester Weise die Anforderungen, die im Anforderungskatalog für das neue Produkt gestellt wurden:

- minimale Anzahl von Einzelteilen

- geringster Materialeinsatz

- einfachste Herstellung

- beste Zugänglichkeit für Reinigung, Funktionsprüfung / Wartung

- niedrigste Kosten.

Die anderen zu erfüllenden Funktionen des Kugelkäfigkörpers, wie

- örtlich definierte Positionierung der Kugel

- Weiterleitung der einwirkenden Kraft

- Integrierung der spezifischen Kugellaufflächen

- Formung des Schürzenteils

sind bei der Ring- und Topfform gleich gut ausgebildet.

Für spezielle Anwendungen kann jedoch die Tapffarm besonders Luünschensujert sein. Im Schwerlastbereich eingesetzt, wird ein Kugellaufflächenring ( 5.2.1 ) in den Kugelkäfigkörper eingebettet. Dieser Ring, speziell geformt und aus einem geeigneten Material hergestellt, wird vor dem Spritzvorgang in das Kugelkäfigkörper-Kunststoffspritzwerkzeug eingelegt. Diese Lösung macht den Kugelkäfigkörper genügend rigide um größere Lasten aufzunehmen.

Die Außenkontur des Kugelkäfigkörpers ( 2 ) für die Ringfarm ( 6 ) und die Topf form ( 7 ) kann als Kreis, Rechteck, Quadrat usuj. ausgebildet sein. Die Kundenanforderung entscheidet die Außenkonturgestaltung.

Durch die Einführung eines zweiten Mittelpunktes FP und eines etwas größeren Radius als für den Kugelaufnahmeraum, bildet sich zwangsläufig die zur Kugel zu laufende innere Schürzenkontur, die ein integraler Bestandteil der erfindungsmäßigen Konstruktion ist.

Die Schürze ( 8 ) ist mit Schlitzen ( 9 ) versehen. Diese Schlitze dienen der einfacheren Montier- und Demontierbarkeit der Kugel und zur Abführung von möglicherweise aufgenommenen Schmutzpartikeln. Die Form der Schlitze ( 9 ) parallel, U-förmig, umgekehrt U-förmig, gerundet, elliptisch usw. richtet sich nach den Einsatzanforderungen.

Bei bestimmten Anwendungen, wie z.B. am Ende eines Transportbandes, als Bewegungsvorrichtung für Gebrauchsgegenstände, als Gewichtsüberwachungselement, etc. kann es wünschenswert oder zwingend notwendig werden, daß die Möglichkeit besteht, die Kugelrotation gezielt zu bremsen. Diese Anforderung wird für die Ringform und die Topfform des Kugelkäfigkörpers unterschiedlich gelöst.

Bei Einsatz der Ringform ( 6 ) als Kugelkäfigkörper ( 2 ), wird in der bremsbaren l/ersion der Bewegungsvarrichtung eine Bremsschulter (10) zwischen der Kugellauffläche ( 5 ) und der Kugelmittellinie im Kugelaufnahmeraum vorgesehen. Wird eine definierte Last, die auf die Kugel oder den Kugelkäfigkörper aufgebracht ist, überschritten,

• ·

erfolgt eine elastische Verformung des Kugelkäfigkörpers im Bereich der Kugellauffläche ( 5.1 ). Der Grad dieser elastischen Verformung wird durch Form und Anzahl der Schlitze (11 ) bestimmt. Die Schlitze (11 ) können die Kugellauffläche (5.1 ) unterbrechen. Durch diese elastische Verformung, die nach Aufhebung der Belastung sich zurückbildet, ujird der Mittelpunkt der Kugel gegenüber dem Mittelpunkt des Kugelaufnahmeraumes, die sonst identisch sind, verschoben und die Kugeloberfläche kommt in Kontakt mit der Bremsschulter (10). Der geeignete Öffnungswinkel 2 <&lgr; für die Bremsschulter liegt zwischen 1kü° und 160°.

Bei der Tapfform wird die Kugelratatian wunschgemäß gebremst oder gestoppt, indem der Topfboden ( 12 ) bei Überschreitung der definierten Last in Kontakt mit der Kugelaberfläche kommt. Diese Lösung ist für die Anwendung im Schwerlastbereich konzipiert. Der Kisigel-laufflächenring ( 5.2.1 ) wird in dieser Ausführung nicht unterbrochen. Der ballig, convex ausgebildete Topfboden ( 12 ), der bei Bedarf mit Schlitzen (11 ) versehen werden kann, wird elastisch verformt und auf die Kugeloberfläche gedruckt, sobald der Belastungsgrenzwert überschritten wird.

Für die Bestimmung eines Bremsvorganges ist natürlich die Anzahl der im Eingriff befindlichen Bewegungsvorrichtungen zu berücksichtigen.

Diese und weitere Merkmale van möglichen Weiterentwicklungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder auch mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier gesamtheitlich Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden erläutert.

Die Zeichnungen zeigen:

Figur 1 : Seitenansicht einer Beuegungsvorrichtung mit Kugel und Kugelkäfigkörper in Ringform

Figur 2 : Schnitt durch einen Kugelkäfigkörper mit Kugel

Figur 3 : Schnitt durch einen Kugelkäfigkörper in Topfform mit einem Kugellaufflächenring und mit Kugel

Figur k : einseitiger Schnitt durch einen Kugelkäfigkörper in Ringform mit Kugellaufflächenring und dem verschobenen Mittelpunkt M^vfür die Bildung der Schürze

Figur 5 : eine Draufsicht auf Fig. 1
Figur 6 : eine Draufsicht auf Fig. 3

Figur 7 : detaillierte Darstellung des Kugelaufnahmeraumes eines ringförmigen Kugelkäfigkörpers und der Kugel mit angedeuteten Vertiefungen und Stegen,sowie den Mittelpunkten M und M^% .

Die Beujegungsvarrichtung in Fig. 1 dargestellt zeigt die zuiei Elemente Kugel (1) und Kugelkäfigkörper (2). Der Kugelkäfigkörper (2) ist in Ringform (6) ausgebildet.Der Kugelaufnahmeraum oberhalb der Mittellinie ist durch die Kugellauffläche (5.1) und die Bremsschulter (1G) geprägt. Unterhalb der Mittellinie befindet sich die umlaufende Schürze (B) mit den Schlitzen (9). Die Kugelabschnitte, die aus dem ringförmigen (6) Kugelkäfigkörper (2) herausragen, sind deutlich unterschiedlich groß, da der obere Teil des Kugelkäfigkörpers die integrierte Kugellauffläche (5.1) und die Bremsschulter (10) aufnimmt. Für die gebremste Version der Vorrichtung sind die Schlitze (11) vorgesehen.

• ·

-«•11 -

Der Schnitt des Kugelkäfigkörpers(2), wie in Fig. 2 gezeigt, verdeutlicht die Kontur des KugelaufnahmeraumES, die von Fig. 1 variierende, breitere Kugellauffläche (5.1), die fehlende Bremsschulter (1D) und die Schürzenausbildung (8). Es wird außerdem der Öffnungswinkel 2 c*> dargestellt, der die Position der Kugellauffläche (5.1) definiert.

Die Fig. 3 präsentiert die Bewegungsvorrichtung mit dem Kugelkäfigkörper (2) in Topfform (7) ausgebildet. Die Topfform in Verbindung mit dem Kugellaufflächenring (5.2.1) wurde für die Bewegung von schwereren Lasten konzipiert. Die Bezeichnung (5.2) definiert eine Kugellauffläche, die aus einem anderen Material gefertigt ist als der Kugelkäfigkörper (2). Der Kugellaufflächenring (5.2.1) wird vor dem Spritzen des Kugelkäfigkörpers in das Kunststoffspritzwerkzeug eingelegt und beim Spritzvorgang unlösbar mit dem Körper (2) verbunden. Die ballig convex ausgebildete Topfbadenfläche (12) wird für die gebremste Version verwandt. Die umlaufende Schürze (B) ist wie bei der Ringform ausgebildet.

Die konstruktive Bildung der Schürze (8) wird in Fig. k vorgestellt. Ldährend die Kugel ( 1) und der Kugelaufnahmeraum einen gemeinsamen Mittelpunkt haben, wobei der Radius des Kugelaufnahmeraumes etwas größer als der der Kugel ist, wird der Mittelpunkt für die Schürzenkugelzone in Richtung der Lagerlaufflächen, bei gleichzeitiger geringer Vergrößerung des Radius, verschoben, die Konturlinie des Schürzenbereiches konvergiert mit der Kugeloberfläche. Die lüahl der Lage von PT und des Radius macht eine Annäherung der 5chürze an die Kugeloberfläche mathematisch und technisch sauber möglich.

Fig. 5 zeigt die Draufsicht auf Fig. 1 und Fig. 6 die auf Fig. 3. Es ist besonders zu beachten, daß diese zeichnerischen Darstellungen nicht ausschließen, den Kugelkäfigkörper (2) in Ringform (6) mit z.B. quadratischer oder rechteckiger oder dreieckiger oder anderer Außenkantur zu produzieren und entsprechendes gilt für die Topffarm (7) einschließlich mit runder, kreisförmiger Außenkontur. Verdeutlicht wird eine mögliche Anordnung der Schlitze (11) im Kugellauff lMchenbereich.

'M2 -

Figur 7 zeigt stark vergrößert Kugel (1) und Kontur des Kugelaufnahmeraumes von (2). Auf der Oberfläche der Kugel sind die kleinen Vertiefungen dargestellt. Die kreisförmigen Vertiefungen (3) und die Stege (4) dazwischen sind in ähnlicher Form und Anordnung von Golfballen her bekannt. Für die Erfindung ist die Form der Vertiefungen im Prinzip unerheblich. Es kommt auf die Erkenntnis an die Kugeloberfläche durch Vertiefungen zu unterbrechen und die Kugellaufflächen (5.1) und (5.2) nur mit den resultierenden Stegen (k) in Kontakt zu haben, sowie die Kugellaufflächen bei 90° - 20° Öffnungswinkel 2 <( anzuordnen (5.1).

Die tropfenförmige Bremsschulter (1D) ist günstigst bei 150° Öffnungswinkel 2 &Lgr; positioniert.

Verdeutlicht wird die Lüahl der Lage van FP zur Bildung der Schürze (8).

Claims

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Bewegungsvorrichtung als Mittelglied für den Einsatz heim Transport, der Bewegung und der Führung von flächigen Gütern, Kartonagen und Behältern oder der Bewegung von Gegenständen aller Art auf Untergrundflachen, bestehend aus einer Kugel und einem Kugelkäfigkörper,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Oberfläche der Kugel ( 1 ) nicht glatt ist, sondern eine Struktur aufweist mit Vertiefungen / " dimples " ( 3 }; daß die Vertiefungen ( 3 ) durch Stege ( 4 ) separiert sind; daß der Kugelkäfigkörper ( 2 ) im Kugelaufnahmeraum mit einer spezifischen Kugellauffläche ( 5 ) und wahlweise mit einer Bremsschulter ( 10 ) ausgestattet ist; daß die Schürze (B) integrierender Bestandteil des Kugelkäfigkörpers ( 2 ) ist.

2. Bewegungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die beliebig geformten, vorzugsweise kreisrunden Vertiefungen ( 3 ), durch die gewollten Unterbrechungen der Kugelumfangsrundung, den Reibwert zwischen Kugel ( 1 ) und Transportgut erhöhen.

3. Bewegungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

daß die Stege ( 4 ) alleine den effektiven Kontakt zwischen der Kugel ( 1 ) und der spezifischen Kugellauffläche ( 5 ) bilden, was die Kontaktflache ausschlaggebend reduziert.

k. Bewegungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

daß der Kugelkäfigkörper ( 2 ) die Kugel ( 1 ) in einer örtlich definierten Position hält.

5. Bewegungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 - k, dadurch gekennzeichnet,

daß die, nach geplanter Einsatzart geformten, spezifischen Kugellauffläche ( 5 ), die zwischen 70° und 110° Öffnungstuinkel 2 <&lgr; um die Kugelmittelachse liegen, die auf die Kugel ( 1 ) einwirkende Kraft aufnehmen.

S. Beujegungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 , 3, 5, dadurch gekennzeichnet,

daß das Material der spezifischen Kugellauffläche (5.1) identisch mit dem Material des Kugelkäfigkörpers ( 2 ) ist.

7. Beuegungsvorrichtung nach Ansprüchen 1, 3, 5, dadurch gekennzeichnet,

daß das Material der spezifischen Kugellauffläche (5.2) nicht identisch mit dem Material des Kugelkäfigkörpers ist.

B. Beuiegungsvorrichtung nach Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kugel (1 ) und der Kugelkäfigkörper ( 2 ) vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt sind.

9. BeLuegungsvor richtung nach Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet,

daß in den aus Kunststoff gespritzten Kugelkäfigkörper ( 2 ) ein separater Kugellaufflächenring (5.2.1) eingebettet ist.

10. Beuegungsvorrichtung nach Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kiaigellaufflächen (5.1 und 5.2 ) entsprechend der Verwendung, der aufzunehmenden Last, in der Kugelberührungsfläche und dem Öffnungswinkel 2 C^ , unterschiedlich gestaltet sind.

11. Beujegungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 - 10, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kugelkäfigkörper ( 2 ) in Ringform ( 6 ) ausgebildet ist.

12. Beuegungsvarrichtung nach Ansprüchen 1 - 1G, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kugelkäfigkörper ( 2 ) in Topfform ( 7 ) ausgebildet ist.

13. Beujegungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 -12, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kugelkäfigkörper ( 2 ) gegenüber dem Kugellaufflächenbereich eine, über die Mittellinie der Kugel ( 1 ) hinausreichende, umlaufende Schürze ( B ) hat, die die Kugel ( 1 ) im Kugelaufnahmeraum des Kugelkäfigkörpers ( 2 ) zurückhält,

14. Beujegungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 - 13, dadurch gekennzeichnet,

daß der Mittelpunkt des Schürzenkreises ( FT) von dem Mittelpunkt des Kugelaufnahmeraumes (M), der identisch ist mit dem der Kugel (1 ), abweicht.

15. Beujegungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 - 14, dadurch gekennzeichnet,

daß die umlaufende Schürze C 8 ) mit Schlitzen C 9 ) versehen ist.

16. Beujegungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß dia Kugelrotation, Luenn die kundenspezifische l/erujendung dies erfordert, in Abhängigkeit von der aufgebrachten Last, gebremst und / oder gestoppt wird,, dies erfolgt mit Hilfe der Bremsschulter ( 10 ) oder des Topfbadens ( 12 ) und den Schlitzen T 11 ).