DE29805775U1

DE29805775U1 - Linearführung

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Publication number: DE29805775U1
Application number: DE29805775U
Authority: DE
Original assignee: MEMOTEC MEIER MODULTECHNIK GMB
Current assignee: MEMOTEC MEIER MODULTECHNIK GMB
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2008-03-31

Description

RÜGER, BARTH E LT V AB EL

Patentanwälte · European Patent Attorneys

Dr.-Ing. R Rüger Dipl.-Ing. H. P. Barthelt Dr.-Ing. T. Abel Patentanwälte European Patent Attorneys

K. Matthies Marken

P.O.Box 100 D-73704 Esslingen a. N.

Webergasse 3, D-73728 Esslingen a. N.

Telefon (0711)35 65 10

Telefax (0711) 35 99

VAT DE 145 265

27. März 1998 Gm 1 abka
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MEMOTEC Meier Modultechnik GmbH, Heerwea 15c,
0 73 770 Denkendorf

Linearführung

Die Erfindung betrifft eine Linearführung, insbesondere für Schwerlastanwendungen.

Bei relativ vielen Anwendungen sind Linearführungen erforderlich, die schwere Lasten tragen können und die

0 dabei größere Stützabstände überbrücken können. Häufig

ergibt sich ein zusätzliches Problem dadurch, dass bei einem entsprechend linear verfahrbar gelagerten Schlitten Kräfte außermittig angreifen, die ein auf den Schlitten einwirkendes Drehmoment erzeugen. Es ist deshalb erforderlich, dass Linearführungen eine hohe Steifigkeit

aufweisen.

Konten: Deutsche Bank AG, Filiale Esslingen 304 014 (BLI 611 700 76) · Postbank Stuttgart 62451 - 700 (BLZ 600 100 70)

Aus der DE 843482 ist es bspw. bekannt, bei einem Linearantriebszylinder ein Zylinderrohr mit verstärkter Außenwand vorzusehen. Diese gegossene, geschweißte oder durch Einschneiden von Schlitzen in einen zylindrischen Stab gebildete Zylinder weist eine zylindrische Außenseite und eine Zylinderbohrung auf, die exzentrisch zu der Außenseite angeordnet ist. Zwischen einer Innenwandung und einer Außenwandung sind strahlenförmig angeordnete Rippen 4 vorgesehen, die der Abstützung der Innenwand an der Außenwand dienen.

Für Schwerlastanwendungen ist ein solcher Linearantriebszylinder wenig geeignet. Sowohl die Torsions- als auch die Biegefestigkeit sind begrenzt. 15

Aus der EP 0106826 Al ist eine Linearpositioniereinrichtung mit einer Linearführung bekannt, zu der ein längsgeschlitzter Zylinder mit in seinem Innenraum angeordneten Längsführungen gehört. Der bspw. durch ein 0 Aluminiumstrangpressprofil gebildete Zylinder weist hohe seitliche Wangen auf, die hohl ausgebildet sind. Jede Wange ist durch eine Innenwand und eine Außenwand definiert, was eine gewisse Biegesteifigkeit ermöglicht.

Zur Lagerung des Schlittens dienen im Innenraum des Zylinders gelagerte Gleitstangen, auf denen seitlich geschlitzte Buchsen gleiten. Diese sind mittels nachgiebiger Mittel in Form von Hartgummistäben an dem Schlitten befestigt. Dies ermöglicht einen Toleranzausgleich, der 0 im Hinblick auf die begrenzte Fertigungsgenauigkeit des Aluminiumstrangpressprofils erforderlich ist. Zugleich wird dadurch jedoch auch die Lasttragfähigkeit beeinflußt .

5 Aus der US-PS 3670583 ist eine Linearführung bekannt, bei der an einem Grundkörper im Abstand parallel zueinander angeordnete profilierte Führungsschienen angeordnet sind. An den Führungsschienen ist ein Schiit-

ten mittels mehrerer Laufrollen gelagert, die an jeder Schiene in wenigstens zwei Richtungen führen. Der Grundkörper ist ein relativ flaches U-Profil, dessen Steifigkeit naturgemäß begrenzt ist, was eine durchgehende Unterstützung des Grundkörpers erforderlich macht. Weite Stützabstände können nicht ohne weiteres überbrückt werden.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung eine möglichst einfach aufgebaute Linearführung zu schaffen, die für Schwerlastanwendungen einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird'mit der Linearführung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Die erfindungsgemäße Linearführung weist einen Trägerkörper auf, der einen Boden und zwei seitlich von diesen aufragende Seitenwangen aufweist. Die Seitenwangen sind beide als Hohlkammerprofile mit jeweils wenigstens zwei als Kanäle in Längsrichtung verlaufenden Kammern ausgebildet. Zwischen den Hohlkammern ist eine Trennwand angeordnet, die bezüglich der Seitenwangen schräg ausgerichtet ist. Diese Trennwand wirkt bezüglich des Querschnitts der Linearführung in hohem Maße aussteifend und verhindert insbesondere eine Verbiegung der Seitenwange nach innen oder außen. Außerdem ermöglicht, die Schräganordnung der im spitzen Winkel sowohl zu der Außenwand als auch zu der Innenwand der Seitenwange angeordnete Trennwand die Ausbildung relativ hoher Seitenwangen, die 0 wiederum eine hohe Biegebelastbarkeit des Trägerkörpers ermöglichen. Bspw. können bei ausgeführten Ausführungsbeispielen bei Stützabständen von bspw. zwei Metern Belastungen von mehreren hundert Kilogramm aufgenommen werden. Der Trägerkörper wirkt als selbsttragender BaI-ken, der durch die Hohlkammerbauweise selbst materialsparend und leicht ausgebildet ist. Der Trägerkörper ist torsions- und biegesteif. Außerdem weist er einen Quer-

schnitt auf, der eine toleranzarme Herstellung im Strangpressverfahren ermöglicht.

An dem Trägerkörper sind zwei parallel zueinander gehaltene Führungselemente, bspw. Führungsschienen befestigt, die den Führungsweg in Längsrichtung bezüglich des Trägerkörpers festlegen. Die Führungsschienen sind vorzugsweise an den freien Enden der Seitenwangen angeordnet . Damit ist der von dem Trägerkörper umschlossene Innenraum frei zur Aufnahme eines geeigneten Antriebssystems. Die Schienen sind etwa mittig über jeder Seitenwange gehalten, so dass Vertikallasten ohne Erzeugung von Biegemomenten in die Seitenwange eingeleitet werden. Dies dient der Lasttragfähigkeit und der Führungssicherheit bzw. Präzision auch bei höheren Belastungen.

Hohe Seitenwangen, die eine gute Biegefestigkeit des Trägerkörpers bei hohen Belastungen und weiten Stützabständen gestatten, müssen, wenn sie der Aufnahme von Seitenkräften dienen sollen, sehr steif sein. Dies wird durch die schräg angeordneten Zwischenwände ermöglicht.

Der Trägerkörper ist vorzugsweise einstückig, bspw. als Aluminium-Strangpressprofil ausgebildet. Die zu beiden Seiten der Trennwand in den Seitenwangen ausgebildeten Hohlkammern haben dabei einen über die Länge des Trägerkörpers unveränderlichen konstanten Querschnitt, der vorzugsweise etwa dreieckig ist. Die Trennwand wirkt hinsichtlich der Aussteifung der Seitenwand vorzugsweise als Druckstab. Es hat sich herausgestellt, dass dies eine besonders gute Aussteifung ergibt. Um dies zu erreichen, stützt sich der Schlitten in nur einer Seitenrichtung an jeder Seitenwange ab und zwar jeweils in der, die zu einer Druckbeanspruchung der Trennwand führt. Dies ist 5 bspw. die auf die jeweils andere Seitenwange hin gerichtete Richtung, wenn die Trennwand von dem freien Ende der Seitenwange außen ausgehend nach innen zu dem Boden verläuft.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Trennwand innerhalb einer Hohlkammer einen Flächenbereich auf, der parallel zu der Außenseite der Seitenwange angeordnet ist. Dieser Flächenbereich ermöglicht es, dass die Seitenwange von außen her durchbohrt wird, wenn bspw. eine Durchgangsbohrung zur Befestigung eine Befestigungsschiene für eine Antriebseinrichtung oder anderweitige Elemente vorzusehen ist. Der zu der Außenwand parallele Flächenbereich verhindert ein Weglaufen eines Spiralbohrers, wenn er auf diese Stelle trifft. Der Flächenbereichkann an einem Vorsprung ausgebildet sein, so dass an der zur Einbringung von Bohrungen und/oder Gewinde geeigneten und vorgesehenen Stelle eine ausreichende Materialstärke vorhanden ist. Der Flächenbereich oder Vorsprung ist vorzugsweise über die gesamte Längserstreckung des Trägerkörpers durchgehend ausgebildet, so dass die Bohrungen auf der vorgegebenen Höhe entlang der Längserstreckung beliebig gesetzt werden können.

0 Auch der Boden des Trägerprofils kann Hohlkammern aufweisen. Diese dienen bspw. der Rückführung von Zugmitteln wie Zahnriemen oder dgl. sowie der Leitung von Druckluft. Hierzu ist insbesondere ein Kanal mit nicht zu weitem Querschnitt vorgesehen, der die Ausbildung eines unerwünschten Puffer- oder Speichervolumens vermeidet.

Zur Befestigung von Endköpfen können vorzugsweise zylindrische Kammern oder Kanäle sowohl in den Seitenwangen als auch an dem Boden zur Aufnahme von Gewindeeinsätzen vorgesehen sein.

Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen oder ergeben sich aus der Beschreibung und/oder der zugehörigen 5 Zeichnung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine Linearführung in einer vereinfachten perspektivischen Gesamtansicht, und

Fig. 2 den Trägerkörper der Linearführung nach Figur 1, in einer Querschnittsdarstellung.

• · 1

In Figur 1 ist eine Linearführung 1 veranschaulicht, die einen Trägerkörper 2 aufweist. Dieser ist durch ein Aluminium-Strangpressprofil gebildet und weist einen Boden 3 und zwei vertikal von diesem aufragende Seitenwangen 4, 5 auf. An ihrem jeweils von dem Boden 3 abliegenden Ende tragen die Seitenwangen 4, 5 Führungsschienen 6, 7, an denen ein Schlitten 8 in Längsrichtung (Pfeil 9) verfahrbar gelagert ist. Zum Antrieb des Schlittens 8 dient ein Linearantrieb, bspw. ein kolbenstangenloser, anhand seines Einbauorts 11 angedeutetder Linearantriebszylinder, der zwischen den Seitenwangen 4, 5 angeordnet ist. Endseitig ist der Trägerkörper 2 mit Endköpfen 12, 14 abgeschlossen. Der Trägerkörper 5 lagert den Schlitten 8 mit einer hohen Steifigkeit und ermöglicht auch bei weiten Stützabständen von bspw. zwei oder drei Metern eine Belastung des Schlittens 8 mit mehreren hundert Kilogramm.

Das Querschnittsprofil des Trägerkörpers 2 der Linearführung 1 ergibt sich aus Figur 2. Der Trägerkörper 2 ist bezüglich einer Längsmittelebene 15 symmetrisch aufgebaut. Die Seitenwange 4 wird nachfolgend stellvertretend für beide Seitenwangen 4, 5 beschrieben, wobei die Einzelelemente der Seitenwange 4 zur Unterscheidung jeweils durch ein Apostroph kenntlich gemachtes Bezugszeichen bezeichnet sind.

0 Die Seitenwange 4 weist eine im Wesentlichen plane Außenwand 21 auf, die einen Teil des im Wesentlichen rechteckigen Umrisses des Trägerkörpers 2 festlegt. Die Seitenwand 21 kann Längsnuten 22, 23 zur Befestigung von Zubehörteilen oder zum Festklemmen des Trägerkörpers 2 aufweisen, ist aber ansonsten mit gleichmäßiger Wandstärke ausgebildet. Nach innen zu einem von dem Trägerkörper 2 umschlossenen Innenraum 24 hin ist die Seitenwange 4 durch eine Innenwand 25 begrenzt, die in einem

spitzen Winkel zu der Außenwand 21 steht. Die Innenwand 25 weist ebenfalls eine im Wesentlichen konstante Dicke auf. Zwischen der Außenwand 21 und der Innenwand 25 sind zwei im Querschnitt im Wesentlichen dreieckige Hohlkammern 26, 27 definiert, die durch eine Trennwand 28 voneinander getrennt sind. Die Trennwand 2 8 ist plan und im Wesentlichen so dick wie die Außenwand 21 oder die Innenwand 25 oder ggfs. etwas.dicker als diese ausgebildet. Sie ist nahezu vollkommen plan und erstreckt sich von der Außenwand 21 in spitzen Winkel zu dem bodenseitigen Ende der Innenwand 25 hin. Die Größe des spitzen Winkels hängt von dem Verhältnis der Dicke der Seitenwange 4 zu ihrer Höhe über dem Boden 3 ab. Vorzugsweise liegt der Winkel zwischen der Außenwand 21 und der Trennwand 28 in einem Bereich von 20° bis 40°, im vorliegenden Fall beträgt er 30°. Dies ermöglicht eine sehr wirksame Aussteifung auch hoher Seitenwangen 4, 5 in Bezug auf seitliche Belastung der Seitenwangen 4, 5.

Oberhalb der Hohlkammer 27 ist eine im Querschnitt runde Hohlkammer 31 ausgebildet, die längs durch die Seitenwange 4 führt. Diese Kammer dient dem Einschrauben von Gewindeeinsätzen in das beliebig ablängbare Profil des Trägerkörpers 2. Eine ähnliche Hohlkammer 32 ist an dem unteren Ende der Seitenwange 4 im Übergang zu dem Boden 3 vorgesehen. In die Hohlkammern 31, 32 eingeschraubte Gewindeeinsätze können der Befestigung der Endköpfe 12, 14 (Figur 1) dienen.

0 In der Hohlkammer 26, die an die Außenwand 21 grenzt, ist an der Innenwandseite ein Flächenbereich 34 vorgesehen, der parallel zu der Außenwand 21 ausgerichtet ist. Dieser Flächenbereich 34 wird durch einen rippenartigen Vorsprung 35 definiert, der an der Trennwand 28 5 im Übergang zwischen der Trennwand 2 8 und der Innenwand 25 ausgebildet ist. Der Flächenbereich 34 gestattet das Einbringen von Bohrungen durch die Seitenwange 4, mit der in Figur 2 strichpunktiert angedeuteten Mittelachse 36.

Solche Bohrungen können bspw. der Befestigung von Antrieben oder sonstigen Elementen in dem Innenraum 24 dienen. Die Bohrung geht durch den Knoten- oder Verbindungspunkt zwischen der Trennwand 28 und der Innenwand ohne diesen nennenswert zu schwächen. Dies wird durch die Rippe 3 5 erreicht.

Wie die Seitenwangen 4, 5 weist auch der Boden 3 Hohlkammern 38, 39, 40 auf. Die Hohlkammern 38, 4 0 erstrecken sich von einer Innenwand 41 des Bodens 3, die im Wesentlichen plan ausgebildet ist und den Innenraum 24 begrenzt, bis zu einer ebenfalls im Wesentlichen planen Außenwand 42. Die Breite der einzelnen Kammern 38, 40 ist vorzugsweise größer als die Hälfte der Breite der Innenwand 41. Dadurch ist der Trägerkörper 2 variabel für unterschiedliche Antriebsprinzipien nutzbar. Bspw. können in den Kammern 38, 4 0 Zahnriemen geführt werden.

Die Kammern 38, 4 0 sind untereinander durch eine symmetrisch zu der Längsmittelebene 14 angeordnete Zwischenwand 43 voneinander getrennt. Diese gabelt sich und definiert somit mit der Innenwand 41 die Kammer 39, die einen relativ geringen Querschnitt aufweist. Damit kann die Kammer 3 9 bspw. als Fluidleitung dienen.

An dem freien Ende der Seitenwange 4 ist eine hinterschnittene Nut 51 ausgebildet, die der Befestigung einer Führungsschiene 52 an der ansonsten planen Stirnseite der Seitenwange 4 dient. Die Führungsschiene 52 0 kann bspw. einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und mittels geeigneter Spannpratzen- an der Seitenwange 4 gehalten sein. Die Führungsschiene 52 führt den Schlitten 8 mittels einer symbolisch angedeuteten Führung 53 in zwei Richtungen. Die erste Richtung ist eine Belastungsrichtung auf den Boden 3 zu, d.h. parallel zu der Längsmittelebene 5. Die zweite Belastungsrichtung ist senkrecht zu der Längsmittelebene 15 auf diese zu gerichtet.

Die somit vorgenommene Lagerung des Schlittens 8 von oben und von außen ermöglicht eine Maximierung des freien Bauraums in dem Innenraum 24. Damit können auch relativ voluminöse Antriebe wie bspw. ein Pneumatikantrieb in dem Innenraum 24 untergebracht werden.

Die Schiene 52 stützt sich nach innen hin an einer an der Seitenwange vorgesehenen Stützrippe 55 ab, die in Verlängerung der Innenwand 25 über die endseitige Planfläche der Seitenwange 4 aufragt. Die Stützrippe 55 ermöglicht eine präzise und einfache Montage der Führungsschiene 52 mit einfachen Mitteln und einer guten Ausrichtung derselben über ihre gesamte Länge.

Die Seitenwangen 4, 5 weisen infolge der schräg angeordneten Trennwand 28, 28' jeweils eine Vorzugsrichtung für die Belastung auf. Diese Vorzugsrichtungen stimmen mit der von dem Schlitten 8 ausgehenden Belastung überein.

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Claims

Schutzansprüche:

1. Linearführung (1), insbesondere für Schwerlastanwendungen,

mit einem Trägerkörper (2) , der wenigstens einen Boden (3) und zwei jeweils von einer Innenwand (25) und einer Außenwand (21) begrenzte Seitenwangen (4, 5) aufweist, die jeweils als Hohlkammerprofile ausgebildet sind, wobei jede Seitenwange (4, 5) wenigstens zwei sich in Längsrichtung erstreckende Hohlkammern (26, 27) aufweist, die voneinander durch eine Zwischenwand (28) getrennt sind, die sich von der Außenwand (21) zu der Innenwand (25) unter einem spitzen Winkel zu der Innenwand (25) und unter einem spitzen Winkel zu der Außenwand (21) erstreckt,

mit zwei im Abstand parallel zueinander gehaltenen Führungselementen (52, 52'), die an den Seitenwangen (4, 5) befestigt sind und die einen Führungsweg festlegen, und

mit einem Schlitten (8), der an den Führungselementen (52, 52') in Längsrichtung verfahrbar gelagert ist. 25

2. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (3) und die Seitenwangen (4, 5) einstückig miteinander verbunden sind.

0

3. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammern (26, 27) über die Länge des Trägerkörpers (2) mit konstantem Querschnitt durchgehend ausgebildet sind.

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4. Linearführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammern (26, 27) einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweisen.

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5. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trennwand (28) an einer der Innenseite der Seitenwange (4) benachbarten Stelle eine Flächenbereich (34) ausgebildet ist, der parallel zu der Außenseite der Seitenwange (4) angeordnet ist.

6. Linearführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenbereich an einem Vorsprung (35) ausgebildet ist, der als Längsrippe in die Hohlkammer

(26) vorsteht.

7. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (28) an ihrer dem Führungselement (52) benachbarten Ende mit der Außenwand

(21) der Seitenwange (4) und an ihrem von dem Führungselement (52) abliegenden Ende mit der Innenwand (25) der Seitenwange (4) verbunden ist.

8. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (52, 52') von Schienen gebildet sind, die den Schlitten (8) in einer Richtung zu den Boden (3) hin sowie jeweils in einer einzigen Seitenrichtung abstützen.

5 9. Linearführung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenrichtung an jeder Seitenwange (4, 5) jeweils eine zu der anderen Seitenwange (4, 5) hin gerichtete Richtung ist.

10. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Seitenwange (4, 5) einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.

11. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Seitenwänden (4, 5) ein Innenraum (24) begrenzt ist, der einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.

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12. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Seitenwange (4, 5) wenigstens eine Kammer (31, 31') zur Aufnahme von ein oder mehreren Gewindeeinsätzen aufweist.

13. Linearführung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (31, 31') einen zylindrischen Querschnitt aufweist.

14. Linearführung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede Seitenwange (4, 5) zwei Kammern (31, 32; 31', 32') aufweist, von denen eine an einer dem Führungselement (52) benachbarten Stelle und die andere bei dem Übergang zu dem Boden (3) hin angeordnet ist.

15. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (4, 5) an ihren freien Enden an ihrer Innenseite eine Längsrippe (55) zur festen Lagerung des Führungselements (52) aufweisen.

16. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (3) als Hohlkammerprofil ausgebildet ist.

17. Linearführung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (3) wenigstens zwei Längskanäle (38, 40) aufweist, die sich jeweils über eine Breite erstrecken, die wenigstens so groß ist, wie die halbe Breite des Bodens (3).

18. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (3) einen weiteren, vorzugsweise mittig angeordneten Längskanal (39) aufweist, dessen Querschnittsfläche deutlich geringer ist als die Quer-5 schnittsfläche der anderen beiden Längskanäle (38, 40).

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19. Linearführung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum (24) ein Linearantrieb
angeordnet ist, der mir dem Schlitten (8) verbunden ist.

20. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (2) durch ein Strangpressprofil
gebildet ist.

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