DE4102147C2 - Schiene, insbesondere für Rollkörperlängsführungen, und Verfahren zur Herstellung der Schiene - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schiene, insbesondere für Rollkörperführungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung der Schiene.

Bei einer bekannten Schiene der genannten Gattung ist die Stange in einer Vertiefung des Schienenkörpers eingebaut, deren Breite größer oder gleich der Breite der Laufflächen dieser Stange ist EP 213160 B2. Die Stange dieser bekannten Schiene ist dickwandig ausgebildet und weist dementsprechend eine verhältnismäßig große Masse je Längeneinheit auf. Im allgemeinen soll die Stange, welche aus einem teuren harten Stahl gefertigt ist, jedoch eine möglichst kleine Masse aufweisen.

Hinzu kommt, daß die Stange der bekannten Schiene bei ihrem Einbau quer zur Längsrichtung zwischen zwei längsverlaufende Wandabschnitte der Vertiefung hindurch bewegt und gegen den Grund der Vertiefung gedrückt und verformt wird. Bei diesem Eindrücken der Stange ist aber eine geradlinige Ausrichtung der Laufflächen der Stange in Längsrichtung schwierig, so daß die Formgenauigkeit der Laufflächen der bekannten Schiene zu wünschen übrig läßt. Außerdem müssen die Wandabschnitte des Schienenkörpers nach dem Eindrücken der Stange in die Vertiefung sehr weit umgebogen werden, wenn die Stange von den Wandabschnitten der Vertiefung ordentlich umfaßt und gegenüber Abheben vom Schienenkörper ordentlich gesichert werden soll. Der Verformbarkeit des Werkstoffs des Schienenkörpers, z. B. Aluminium oder Flußstahl, sind aber Grenzen gesetzt, so daß die Stange der bekannten Schiene in vielen Fällen nicht genügend sicher am Schienenkörper festgehalten werden kann.

Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Schiene, insbesondere für Rollkörperlängsführungen, der genannten Gattung zu schaffen, bei der die Stange in den Haltenuten des Schienenkörpers einfach befestigt werden kann, so daß diese auch gegenüber Abheben vom Schienenkörper sicher festgehalten ist. Überdies soll die Schiene besonders wirtschaftlich herstellbar sein.

Mit der Schiene der Erfindung wird erreicht, daß ein längsgerichteter Wandabschnitt oder mehrere derartige Wandabschnitte jeder Haltenut des Schienenkörpers die gegenüberstehende(n) Halteflächen(n) der Stange seitlich von außen umgreifen, so daß die Stange gegenüber Abheben am Schienenkörper sicher festgehalten ist.

Zur spielfreien Befestigung der Stange am Schienenkörper braucht jeder Wandabschnitt der Haltenut durch Verstemmen oder Bördeln oder elastisches Biegen des Werkstoffes des Wandabschnittes des Schienenkörpers gegen die zugehörige Haltefläche der Stange nur wenig verlagert zu werden. Dabei wird der Werkstoff des Schienenkörpers geringfügig verformt, also nicht überbeansprucht.

Die Stange der erfindungsgemäßen Schiene kann überdies relativ dünnwandig, z. B. 1 mm dick, ausgeführt werden, so daß diese ein vorteilhaft kleines Gewicht je Längeneinheit besitzt.

In manchen Anwendungsfällen ist mit einer Erwärmung der Schiene zu rechnen. Diese Erwärmung kann durch Rollkörper oder gleitende Elemente hervorgerufen werden, welche die Laufflächen der Schiene berühren und belasten.

Zwischen der Stange, z. B. aus Stahl, und dem Schienenkörper, z. B. aus Aluminium, erfolgt dann eine unterschiedliche Wärmedehnung in Längsrichtung. Die Halteflächen der Stange gleiten in diesem Fall geringfügig auf der bzw. den zugehörigen Halteflächen der Stange in Längsrichtung, ohne daß eine schädliche Verwölbung der Schiene eintritt. Die erfindungsgemäße Schiene behält also ihre Formgenauigkeit, wenn sie im Betrieb erwärmt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schiene sind in den Unteransprüchen 1 bis 8 gekennzeichnet.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 2 wird der Vorteil erzielt, daß die Befestigung der Stange in den beiden Haltenuten des Schienenkörpers mit einem den Werkstoff der Haltenase(n) des bzw. der Wandabschnitte plastisch verformenden Werkzeugs erfolgen kann. Zum Festhalten der Stange am Schienenkörper sind dann keine zusätzlichen Befestigungselemente, wie z. B. Stellschrauben, notwendig, welche gegen die Haltenase(n) oder dgl. des Schienenkörpers dauernd andrücken und somit den bzw. die Wandabschnitte der Haltenasen(n) zu der bzw. den Haltefläche(n) der Stange hin verlagern und anstellen.

Mit den Weiterbildungen nach Anspruch 3 und 4 wird erreicht, daß die Stange eine einfache Form aufweist, die besonders wirtschaftlich herstellbar ist.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 5 ist eine Stange gegeben, die an ihrer längsverlaufenden Knickstelle quer zur Längsrichtung biegsam ausgebildet ist. Beim Befestigen der Stange am Schienenkörper kann sich der Winkel zwischen den beiden Anlageflächen der Stange etwas ändern und sich dem Winkel der zugehörigen Stützflächen des Schienenkörpers anpassen.

Die zusätzliche Weiterbildung nach Anspruch 6 hat zur Folge, daß beim Befestigen der Stange die Querbiegung lediglich im dünnwandigen Knickabschnitt der Stange erfolgt, so daß die beiden Laufflächen der Stange ihre vorgeschriebene, z. B. ebene, Form beibehalten.

Anspruch 9 weist auf ein besonders wirtschaftliches Verfahren zum Herstellen der in den Ansprüchen 1 bis 8 gekennzeichneten Schiene hin.

Mit den zusätzlichen Maßnahmen nach Anspruch 10 wird erreicht, daß die Anlageflächen der Stange auf den zugehörigen Stützflächen des Schienenkörpers vollständig zur Anlage gebracht werden können, und zwar auch dann, wenn fertigungstechnisch bedingte Abweichungen vom Sollwert des spitzen Winkels der beiden Stützflächen des Schienenkörpers und des mit einer Plustoleranz belegten Winkels der beiden Anlageflächen der Stange vorhanden sind.

Die erfindungsgemäße Schiene sowie ein zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung dieser Schiene werden in der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den teilweisen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Schiene vor dem Verformen des den Wandabschnitt tragenden Werkstoffs des Schienenkörpers,

Fig. 2 den teilweisen Querschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Schiene, jedoch nach dem Verformen des Werkstoffs des Schienenkörpers und

Fig. 3 den teilweisen Querschitt durch eine abgeänderte erfindungsgemäße Schiene nach dem Verformen des Werkstoffs des Schienenkörpers.

Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 eine Schiene einer Rollkörperlängsführung bezeichnet. Die Schiene 1 besteht aus einem Schienenkörper 2 und einer Stange 3. Der Schienenkörper 2 ist aus einem plastisch verformbaren weichen Werkstoff, nämlich Aluminium, im Stranggießverfahren hergestellt.

Die Stange 3 besitzt einen konstanten V-förmigen Querschnitt mit zwei zu einem Knickabschnitt 4 nach außen gegenseitig zusammengehenden dünnwandigen Schenkeln 5. Sie ist ausgehend von einem Stahlblech in Kaltwalzverfahren hergestellt und einer Wärmbehandlung unterworfen worden, so daß sie eine große Härte aufweist. Der Querschnitt der Stange 3 ist relativ zu einer in Längsrichtung verlaufenden Mittenebene 3A seitensymmetrisch ausgebildet.

Die Stange 3 sitzt in zwei längsverlaufenden Haltenuten 6 des Schienenkörpers 2. Sie hat nach innen weisende ebene Anlageflächen 7 und nach außen weisende ebene Laufflächen 8. Auf den Laufflächen 8 rollen Rollkörper 9 mit ihren im wesentlichen kegeligen Mantelflächen 10 in Längsrichtung (Fig. 2).

Jeder Schenkel 5 der Stange 3 hat eine Lauffläche 8, die einer parallel dazu verlaufenden Anlagefläche 7 gegenübersteht. Beide Anlageflächen 7 der Stange 3 sind auf jeweils einer ebenen Stützfläche 11 des Schienenkörpers 2 abgestützt.

Im übrigen besitzt jeder Schenkel 5 ein in Längsrichtung sich erstreckendes Ende 12, welches in jeweils eine der beiden Haltenuten 6 eingreift. Beide Enden 12 der Schenkel 5 tragen eine seitlich und nach außen weisende ebene Haltefläche 13, die im vorliegenden Fall bis zu den Enden der Stange 3 in Längsrichtung durchgehend verläuft.

Die Haltenuten 6 des Schienenkörpers 2 haben einen nach innen weisenden längsverlaufenden Wandabschnitt 14.

Der Wandabschnitt 14 jeder Haltenut 6 ist durch eine Innenwand einer am Schienenkörper 2 entlang der Stange 3 angeformten Haltenase 15 gebildet. Der Werkstoff der Haltenase 15 ist durch Verstemmen, Bördeln oder Rollen gegen die Stange 3 plastisch verformt, so daß die Innenwand der Haltenase 15 gegen die gegenüberstehende Haltefläche 13 der Stange 3 verschoben und dicht angedrückt ist.

Die Haltefläche 13 des Endes 12 der beiden Schenkel 5 und die zugehörige Lauffläche 8 der Schenkel 5 sind ebenflächig ausgebildet und in einer gemeinsamen Ebene liegend angeordnet. Dabei bilden die beiden gemeinsamen Ebenen der zwei Schenkel 5 der Stange 3 einen spitzen Winkel miteinander.

In Fig. 3 ist eine abgeänderte Schiene 16 dargestellt, welche wiederum aus einem Schienenkörper 2 und einer Stange 3 besteht. Die Stange 3 hat auch einen konstanten V-förmigen Querschnitt mit zwei zu einem Knickabschnitt 17 nach außen gegenseitig zusammengehenden Schenkeln 5, wobei jeder Schenkel 5 ein in die Haltenut 6 des Schienenkörpers 2 eingreifendes, die Haltefläche 13 tragendes freies Ende aufweist.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt der Knickabschnitt 17 auf seiner Innenseite eine eingewalzte Aussparung 18. Der Knickabschnitt 17 hat somit eine Wandstärke 19, die kleiner als die Wandstärke der beiden Schenkel 5 der Stange 3 ist. Auf diese Weise ist lediglich der Knickabschnitt 17 quer zur Längsrichtung elastisch und/oder plastisch biegsam ausgebildet.

Jede Haltenut 6 des Schienenkörpers 2 hat mehrere Haltenasen 20, die durch schmale Schlitze 21 in Längsrichtung voneinander getrennt sind. Die Haltenut 6 hat somit mehrere, durch jeweils eine Innenwand einer Haltenase 20 gebildete Wandabschnitte 22. Jeder Wandabschnitt 22 ist gegen die gegenüberstehende Haltefläche 13 der Stange 3 verschoben und dicht angedrückt.

Beim Herstellen der Schiene 1 und 16 wird die Stange 3 mit jeweils einem Ende 12 in die zugehörige Haltenut 6 des Schienenkörpers 2 gesetzt und jeder Wandabschnitt 14 bzw. 22 der Haltenuten 6 wird gegen die Haltefläche 13 der Stange 3 angedrückt. Dabei wird zweckmäßigerweise wie folgt vorgegangen:

• - Einschieben der Stange 3 mit ihren Enden 2 in Längsrichtung in die betreffende Haltenut 6 bis diese ihre vorgeschriebene Längsstellung einnimmt. Die Anlageflächen 7 der Schenkel 5 bilden dabei im Querschnitt miteinander einen spitzen Winkel 23, der ungefähr so groß wie der zwischen den beiden Stützflächen 11 des Schienenkörpers 2 gebildetete Winkel 24 ist (Fig. 1). Außerdem sind Wandabschnitte 14 bzw. 22 am Schienenkörper angeformt, welche die gegenüberstehende Haltefläche 13 der Stange 3 seitlich und von außen eng umgreifen;
• - Aufbringen einer Druckkraft in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 mit einem die Stange 3 von außen angreifenden Stempel oder dgl., so daß die Stange 3 quer zur Längsrichtung verlagert wird und beide Schenkel 5 der Stange 3 zumindest an einem entlang der Stange 3 verlaufenden, in der Nähe des Knickabschnitts 4 bzw. 17 liegenden Rand- bzw. Kantenabschnitt ihrer Anlagefläche 7 auf der gegenüberstehenden Stützfläche 11 des Schienenkörpers 2 zur Anlage kommen und die Stange 3 dementsprechend entlang den Stützflächen 11 in Längsrichtung ausgerichtet wird;
• - Elastisches oder plastisches Verformen des den bzw. die Wandabschnitte 14 bzw. 22 tragenden Werkstoffs der beiden Haltenuten 6 des Schienenkörpers 2 in Richtung des Pfeiles B in Fig. 2 bzw. 3, so daß jeder Wandabschnitt 14 bzw. 22 gegen die gegenüberliegende(n) Haltefläche(n) 13 bewegt und beide Schenkel 5 mit ihrer gesamten Anlagefläche 7 auf der dieser gegenüberstehenden Stützfläche 11 des Schienenkörpers 2 dicht angedrückt werden. Das Verformen des Werkstoffs kann durch ein an einer Außenfläche einer Haltenase 15, 20 angreifendes dauernd angebrachtes Stellelement (elatische Verformung) oder mit Hilfe eines vorübergehend angesetzten Stemm- oder Bördelwerkzeuges (plastische Verformung) vorgenommen werden.
• - Wegnahme der Druckkraft des Stempels oder dgl. von der Stange.

Die Stange 3 kann übrigens bei ihrem Einschieben in die Haltenuten 6 des Schienenkörpers 2 zwischen ihren beiden ebenen Anlageflächen 7 einen spitzen Winkel von 91° aufweisen, der etwas größer als der zwischen den beiden ebenen Stützflächen 11 des Schienenkörpers 2 gebildete Winkel von 90° ist. Beim Aufbringen der Druckkraft auf die Stange in Richtung des Pfeiles A kommt dann die Anlagefläche 7 mindestens eines der beiden Schenkel 5 lediglich an einem der Stange 3 verlaufenden, in der Nähe des Knickabschnitts 4 bzw. 17 liegenden Rand- bzw. Kantenabschnitt auf der gegenüberstehenden Stützfläche 11 des Schienenkörpers 2 zur Anlage.

Beim anschließenden elastischen und plastischen Verformen des Werkstoffs des Schienenkörpers 2 wird dann die Stange zumindest an ihrem Knickabschnitt 4 bzw. 17 quer zur Längsrichtung etwas gebogen, so daß der Winkel 23 der beiden Anlageflächen 7 bis zum Erreichen des Winkels 24 von 90° der Stützflächen 11 des Schienenkörpers 2 verkleinert wird und dementsprechend beide Anlageflächen 7 auf der gegenüberstehenden Stützfläche 11 zur vollständigen Anlage kommen.

Im Rahmen der Erfindung können die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele konstruktiv abgewandelt werden. So braucht die Haltefläche zusammen mit der angrenzenden Lauffläche mindestens einer der beiden Schenkel der Stange nicht in einer gemeinsamen Ebene zu liegen. Vielmehr kann die ebene Haltefläche der einen oder der beiden Schenkel gegenüber der angrenzenden ebenen Lauffläche seitlich nach außen abgewinkelt sein, damit dann zwischen den beiden Halteflächen der Stange ein spitzer Winkel gebildet ist, der größer als der Winkel zwischen den beiden Laufflächen derselben Stange ist. Auf diese Weise können die Wandabschnitte der Haltenuten auf den Halteflächen der Stange einen größeren Überdeckungsgrad zum Festhalten der Stange am Schienenkörper erhalten.

Anstelle einer einzigen, längsseitig durchgehend verlaufenden Haltefläche können auch mehrere Halteflächen an einem Schenkel der Stange angeformt sein, die dann durch einen seitlich offenen, schlitzförmigen Einschnitt im betreffenden Schenkelende der Stange in Längsrichtung voneinander getrennt sind.

Claims (10)

1. Schiene, insbesondere für Rollkörperlängsführungen, mit einem längsverlaufende Stützflächen aufweisenden Schienenkörper und mindestens einer, in längsverlaufenden Haltenuten des Schienenkörpers angeordneten Stange, welche auf den Stützflächen abgestützte Anlageflächen und diesen gegenüberliegende Laufflächen für die Rollkörper besitzt, wobei die Haltenuten jeweils mindestens einen gegen eine gegenüberstehende Haltefläche der Stange seitlich angedrückten Wandabschnitt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (3) einen V-förmigen Querschnitt mit zwei zu einem Knickabschnitt (4, 17) nach außen gegenseitig zusammengehenden Schenkeln (5) aufweist, wobei jeder Schenkel (5) eine nach außen weisende Lauffläche (8), eine nach innen weisende, auf der Stützfläche (11) des Schienenkörpers (2) abgestützte Anlagefläche (7) und ein in die Haltenut (6) des Schienenkörpers (2) eingreifendes, die Haltefläche(n) (13) tragendes freies Ende (12) besitzt.

2. Schiene nach Anspruch 1, bei welcher der Schienenkörper aus einem plastisch verformbaren weichen Werkstoff gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Wandabschnitte (14, 22) der Haltenut (6) des Schienenkörpers (2) durch jeweils eine Innenwand einer am Schienenkörper (2) angeformten, gegen die Haltefläche(n) (13) des betreffenden Schenkels (5) der Stange (3) plastisch verformten Haltenase (15, 20) gebildet ist (sind).

3. Schiene nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefläche(n) (13) des Endes (12) mindestens eines der beiden Schenkel (5) der Stange (3) und die Lauffläche (8) dieses Schenkels (5), in einer gemeinsamen Ebene liegend, ausgebildet sind.

4. Schiene nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (7) und die dieser gegenüberliegende Lauffläche (8) mindestens eines der beiden Schenkel (5) der Stange (3) parallel zueinander verlaufen.

5. Schiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Knickabschnitt (4, 17) der Stange (3, 16) quer zur Längsrichtung elastisch und/oder plastisch biegsam ausgebildet ist.

6. Schiene nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Knickabschnitt (17) eine kleinere Wandstärke (19) aufweist als die beiden Schenkel (5) der Stange (3).

7. Schiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Stange (3) relativ zu einer in Längsrichtung verlaufenden Mittenebene (3A) seitensymmetrisch ausgebildet ist.

8. Schiene nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (3) ausgehend von einem Stahlblech im Kaltwalzverfahren hergestellt ist.

9. Verfahren zur Herstellung einer Schiene, insbesondere für Rollkörperlängsführungen, nach Anspruch 1 bis 8, bei dem eine im Querschnitt V-förmige, mit zwei zu einem Knickabschnitt gegenseitig zusammengehenden Schenkeln ausgebildete Stange mit jeweils einem Ende der beiden Schenkel in eine längsverlaufende Haltenut eines Schienenkörpers eingesetzt wird und dann Wandabschnitte der Haltenuten gegen Halteflächen des Endes jedes Schenkels der Stange seitlich angedrückt werden, gekennzeichnet durch

• - Einschieben der Enden der Schenkel der Stange in Längsrichtung in die betreffende Haltenut bis die Stange ihre vorgeschriebene Längsstellung einnimmt, wobei die Anlageflächen der Schenkel im Querschnitt miteinander einen spitzen Winkel bilden, der ungefähr so groß wie der Winkel ist, der zwischen den beiden zugehörigen Stützflächen des Schienenkörpers gebildet wird, und die Wandabschnitte des Schienenkörpers die gegenüberstehende(n) Haltefläche(n) seitlich und von außen eng umgreifen,
• - Aufbringen einer die Stange von außen angreifenden Druckkraft mit einem Stempel oder dgl., so daß die Stange quer zur Längsrichtung verlagert und beide Schenkel der Stange zumindest an einem entlang der Stange verlaufenden, in der Nähe des Knickabschnitts liegenden Rand- bzw. Kantenabschnitt ihrer Anlagefläche auf der gegenüberstehenden Stützfläche des Schienenkörpers zur Anlage kommen,
• - elastisches oder plastisches Verformen des den bzw. die Wandabschnitte der beiden Haltenuten tragenden Werkstoffs des Schienenkörpers, so daß jeder Wandabschnitt gegen die gegenüberstehende(n) Haltefläche(n) der Stange bewegt und beide Schenkel der Stange mit ihrer gesamten Anlagefläche auf der dieser gegenüberstehenden Stützfläche des Schienenkörpers dicht angedrückt werden, und
• - Wegnehmen der Druckkraft des Stempels oder dgl. von der Stange.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange bei ihrem Einschieben in die Haltenuten des Schienenkörpers zwischen ihren beiden Anlageflächen einen spitzen Winkel aufweist, der etwas größer als der zwischen den beiden Stützflächen des Schienenkörpers gebildete Winkel ist und daß beim elastischen oder plastischen Verformen des Werkstoffs des Schienenkörpers die Stange zumindest an ihrem Knickabschnitt quer zur Längsrichtung etwas gebogen wird, so daß der Winkel der beiden Anlageflächen verkleinert wird und beide Anlageflächen auf der gegenüberstehenden Stützfläche zur vollständigen Anlage kommen.