DE4106620A1 - Traegerprofil fuer einen verfahrbaren schlitten o. ae. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Trägerprofil zum Tragen und Füh­ ren eines verfahrbaren Schlittens o. ä. mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Zahlreiche konstruktive Aufgabenstellungen im Maschinenbau erfordern den Einsatz eines translatorisch bewegbaren, u. a. als Schlitten bezeichneten Bauteils. Beispiele hierfür fin­ den sich etwa im Werkzeugmaschinenbau, bei Transfertischen und Handhabungsautomaten sowie bei Portalsystemen. Der Schlitten bzw. das bewegliche Bauteil ist dabei im allgemeinen auf einer oder mehreren Führungsschienen oder -elementen entweder gleit- oder wälzgelagert.

Die dabei gebildeten Linearlager bestehen aus einem am Schlitten angebrachten Bauteil, wie beispielsweise einer Kugelumlaufführung o. ä. und den Führungsschienen bzw. -ele­ menten. Sowohl bei linearen Gleit- wie auch bei linearen Wälzlagern müssen die Führungsschiene und insbesondere ihre Laufflächen aus einem hochfesten, verschleißarmen und hartem Werkstoff bestehen.

Gemäß dem bekannten Stand der Technik bestehen die Führungs­ schienen im allgemeinen aus einem Grundprofil, in das die Führungselemente in Form von Profilstäben eingelassen sind. Die Profilstäbe sind in eine Nut des Grundprofils einge­ lassen und werden dort durch eine Preßpassung, eine Kle­ bung, oder durch federnde Profilelemente gehalten. Die in dem Grundprofil angeordneten Nuten zur Aufnahme der Füh­ rungselemente in Form von Profilstäben sind zur Erzielung der vermeintlich notwendigen Toleranzen bisher ausnahmslos durch Spanabhebende Verfahren hergestellt oder zumindest nachbearbeitet worden.
Die aus den Führungselementen und dem Grundprofil gebildeten Führungsschienen sind selbst nicht in der Lage, die im all­ gemeinen beträchtlichen Gewichte der Schlitten o. ä., die auf ihnen verfahren werden sollen, aufzunehmen. Aus diesem Grun­ de werden Führungsschienen, wie sie bisher bekannt geworden sind, mit größeren Strangpreßprofilen zur Bildung eines Trägerprofils, das die eigentliche Grundkonstruktion der jeweiligen Maschine, wie beispielsweise eines Industrierobo­ ters, bilden kann, verschraubt bzw. anderweitig an ihnen befestigt. Die genannten Strangpreßprofile sind insbesonde­ re aus Aluminiumlegierungen gefertigt und weisen einen Quer­ schnitt auf, der zur Erzielung eines möglichst großen Wider­ standsmomentes gegen Biegung bei möglichst geringer Masse des Profils so gestaltet ist, daß die einzelnen Querschnittsflächenanteile im wesentlichen mit Abstand von den durch den Flächenschwerpunkt verlaufenden Hauptachsen angeordnet sind. Die genannten Strangpreßprofile sind üblicherweise hohl und weisen beispielsweise Hauptabmessungen, d. h. in Richtung der Hauptachsen gemessenen Abmessungen, auf, die sich in der Größenordnung von 80 mm bewegen. Dem gegenüber weisen die Grundprofile der Führungsschienen Abmessungen auf, die etwa im Bereich von 25 mm liegen. Die lastaufnehmenden Strangpreßprofile weisen auf ihren Außenseiten häufig Nuten auf, die eine baukastenartige Verschraubung einzelner Profile miteinander ermöglichen.

Beim bekannt gewordenen Stand der Technik sind die Lasten aufnehmenden Strangpreßprofile und die Führungsschiene bzw. Führungsschienen also einzelne Bauteile, die häufig von verschiedenen Herstellern stammen und im allgemeinen mittels einer Verschraubung, z. B. mittels Senkschrauben miteinander verbunden werden. Dieser Bauart haftet der Nachteil an, daß die Flächenanteile des Querschnitts des gesamten, aus Strangpreßprofilen und Führungsschiene gebildeten Trägerpro­ fils, die von der Führungsschiene eingenommen werden, wegen der Schraubverbindung kaum zur Steigerung des Widerstandsmo­ mentes des Trägerprofils gegen Biegung und damit Stabilität der gesamten Konstruktion beitragen.

Bekannt geworden sind auch Baukastensysteme, bei denen Führungsschienen mit jeweils unterschiedlichen Querschnitts­ formen und Strangpreßprofile aufeinander abgestimmt sind und von einem Hersteller geliefert werden. Auch bei diesen Baukastensystemen ist die aus einem hochfesten Werkstoff bestehende Führungsschiene mittels Schrauben, die in senk­ recht zur Längsachse der Führungsschiene verlaufende Gewin­ debohrungen eingreifen, mit dem aus einem duktilen Werkstoff und Biegekräfte aufnehmenden Strangprofil verbunden.

Bekannt geworden ist auch eine Ausführungsform, bei der eine Führungsschiene in Form einer Welle mit kreisförmigem Quer­ schnitt mittels eines sog. Wellenklemmprofils mit dem Stran­ gpreßprofil verbunden wird. Das Wellenklemmprofil, dessen Querschnitt einen halbkreisförmigen, konkaven Teil zur Auf­ nahme der Welle aufweist, ist jedoch auch in diesem Fall durch Verschraubung mit dem Strangpreßprofil bzw. mit einer Nut desselben verbunden.

Die aus dem Stand der Technik bekannt gewordenen Kombina­ tionen eines biegesteifen Strangpreßprofils mit einer Füh­ rungsschiene für ein Linearlager weisen allesamt den Nach­ teil auf, daß sie zum einen in der Herstellung relativ teuer sind und zum anderen bezogen auf die Länge ein relativ hohes Gewicht aufweisen. Der letztgenannte Umstand, d. h. ein hohes spezifisches Gewicht - angegeben bspw. in kg/m - macht sich insbesondere bei der Konstruktion von mehrachsigen Portal­ systemen, wie sie bspw. bei Handhabungsautomaten verwendet werden, nachteilig bemerkbar, da unter Umständen eine kom­ plette Kombination aus Schlitten und Profil für eine Achse, bspw. die X-Achse bei Verfahren in einer anderen Achse, bspw. in der Y-Achse, bewegt werden muß.

Insbesondere ist auch eine Führungsschiene bekannt geworden, die aus einem eine Nut aufweisenden Grundprofil besteht, wobei in die beiden Wände der Nut Teilnuten eingelassen sind, die je einen Profilstab aufnehmen. Die Profilstäbe werden dabei durch ein am Nutgrund der Nut angeordnetes, federndes Profilelement an ihrem Platz gehalten. Das Grund­ profil ist bei der bekannten Führungsschiene im Stangpreß­ verfahren hergestellt. Die Teilnuten zur Aufnahme der gehär­ teten und geschliffenen Profilstäbe sind mittels eines Fräs­ ers spanabhebend nachbearbeitet. Das Grundprofil weist einen Vollquerschnitt auf sowie Querschnittsabmesungen, die etwa das drei- bis vierfache des Durchmessers des Querschnitts einer der Profilstäbe betragen.

Auch diese Führungsschienen werden mit einem größeren Strangpreßprofil, dessen Querschnittsabmessungen bspw. das doppelte bis vierfache des Grundprofils der Führungsschiene betragen, zu einem Trägerprofil verschraubt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trägerprofil zum Tragen und Führen eines verfahrbaren Schlittens o. ä. zu schaffen das besonders einfach und preisgünstig herzustel­ len ist und das sich durch ein besonders geringes Gesamtge­ wicht pro Längeneinheit auszeichnet.

Die Lösung der Aufgabe ist bei einem gattungsgemäßen Träger­ profil dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstab unmittel­ bar in eine nicht spanabhebend bearbeitete Nut des Strang­ preßprofils eingelegt ist und durch ein federndes Profil­ element an seinem Platz gehalten wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene zwei Profil­ stäbe aufweist, die ineinander gegenüberliegenden, in den Wänden einer größeren Nut angeordneten Teilnuten aufgenommen sind und durch ein am Nutgrund der größeren Nut angeordnetes, federndes Profilelement an ihrem Platz gehalten werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der Lösung der Aufgabe liegt die Überlegung zugrunde, daß das größere Strangpreßprofil, das zur Bildung eines mög­ lichst großen Widerstandsmomentes gegen Biegung entsprechend ausgestaltet ist, gleichzeitig als Grundprofil zur Aufnahme der die Führungselemente bildenden Profilstäbe dienen, kann. Auf diese Art und Weise kann das zusätzliche Grundprofil, das mit dem größeren Strangpreßprofil zur Bildung des eigentli­ chen Trägerprofils verschraubt ist, sowie die Schraubverbin­ dung als solche, entfallen.

Der Realisierung dieser Lösung stand bisher das Vorurteil der Fachwelt entgegen, das sie in dem Grundprofil vorgesehene Nuten zur Aufnahme der Führungselemente bzw. Profilstäbe zur Einhaltung der vermeintlich erforderlichen Toleranzen not­ wendigerweise spanabhebend gefertigt oder zumindest nach­ bearbeitet werden müßten. Die Fachwelt, insbesondere in Form der Linearlager anbietenden und vertreibenden Firmen war bisher der Auffassung, daß die spanabhebende Bearbeitung von Strangpreßprofilen mit großen Querschnittsabmessungen unrationell und die Verwendung von lediglich stranggepreß­ ten Profilen zu ungenau sei. Dieses Vorurteil ist gemäß der Erfindung erstmalig überwunden worden. Durch die erfindungs­ gemäße Ausbildung eines Strangpreßprofils mit einem zur Bildung eines großen Widerstandsmomentes gegen Biegung opti­ mierten Querschnitts mit stranggepreßten Nuten zur Aufnahme von Profilstäben als Führungselementen für ein Linearlager wird erstmals ein Trägerprofil für Schlitten o. ä. geschaf­ fen, das kostengünstig herzustellen ist, ein geringes Ge­ wicht aufweist und gänzlich ohne Schraubverbindungen aus­ kommt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Strangpreßprofil mit integrierter Führungsschiene und eine aufgesetze Kugel­ umlaufführung mit Schnitt.

Ein erfindungsgemäßes Strangpreßprofil 1 ist zu einer Haupt­ achse Z symmetrisch ausgebildet. Auf der rechten und linken Seite des Profils sind einander gegenüberliegend symmetrisch zur Hauptachse Z zwei Nuten 2 und 2′ ausgebildet.

In den Seiten 3a und 3b sind jeweils zwei Profilstäbe 4a und 4b eingelassen. Die Profilstäbe 4a und 4b haben beide kreis­ runden Querschnitt und sind als Vollstäbe ausgebildet. Die Profilstäbe 4a und 4b liegen jeweils in Teilnuten 8a und 8b mit jeweils halbkreisförmigem Querschnitt, die in den Wänden 3a und 3b der Nut 2 intergriert sind. Die Profilstäbe werden durch ein federndes Profilelement 6 an ihrem Platz gehalten, so daß sie nicht aus den Teilnuten 8a und 8b herausfallen können. Das federnde Profilelement 6 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff und weist zwei federnde Zungen 7a und 7b auf, die gegen die Profilstäbe 4a und 4b drücken.

Der Querschnitt des federnden Profilelementes 6 weist neben den beiden die Profilstäbe 4a und 4b in ihre Teilnuten drüc­ kenden Zungen 7a und 7b einen bogenförmigen Basisteil 9 auf, der in dem Nutgrund 5 anliegt.

Die beiden Profilstäbe 4a und 4b bilden zusammen eine Füh­ rungsschiene, auf der einen Kugelumlaufführung 10 verfahren bzw. geführt werden kann. Die senkrecht zur Zeichenebene in einer Reihe hintereinander angeordneten Kugeln 11 der Kugel­ umlaufführung 10 berühren dabei die Profilstäbe 4a und 4b jeweils in einem Punkt. Die Verbindungsstrecken der Mittel­ punkte jeweils einer Kugel und der kreisförmigen Querschnit­ te der Profilstäbe bilden dabei ein gleichschenkliges Drei­ eck 12.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Strangpreßpro­ fils mit einer darin angeordneten Führungsschiene für ein Linearlager wird erstmals eine Einheit geschaffen, die kostengünstig herzustellen ist und ein geringes Gewicht auf­ weist.

Bezugszeichenliste

 1 Strangpreßprofil
 2, 2′ Nut
 3a, 3b Wände (von 2)
 4a, 4b Profilstäbe
 5 Nutgrund
 6 Profilelement, federnd
 7a, 7b Zungen (von 6)
 8a, 8b Teilnut (in 3a, 3b)
 9 Basisteil (von 6)
10 Kugelumlaufführung
11 Kugel
12 Dreieck
Y Hauptachse (des Querschnitts von 1)
Z Hauptachse (des Querschnitts von 1)

Claims (6)

1. Trägerprofil zum Tragen und Führen eines verfahrbaren Schlittens o. ä.,
bestehend aus einem Strangpreßprofil (1), insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, mit einem Querschnitt, dessen Querschnittsflächenteile zur Erzielung eines möglichst großen Widerstandsmomentes gegen Biegung im wesentlichen mit Abstand von den durch den Flächenschwerpunkt verlaufen­ den Hauptachsen angeordnet sind,
und mindestens einer mit dem Strangpreßprofil verbundenen Führungsschiene für eine Linearführung, die mindestens ein Führungselement in Form eines Profilstabes (4a, 4b) aus einem verschleißfestem Werkstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilstab (4a, 4b) unmittelbar in eine spanabhebend bearbeitete Nut (2, 21) des Strangpreßprofils eingelegt ist und durch ein federndes Profilelement (6) an seinem Platz gehalten wird.

2. Trägerprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene zwei Profilstäbe (4a, 4b) aufweist, die in einander gegenüberliegenden, in den Wänden einer größeren Nut (2) angeordneten Teilnuten (8a, 8b) aufgenommen sind und durch ein am Nutgrund (5) der größeren Nut angeordnetes, federndes Profilelement (6) an ihrem Platz gehalten werden.

3. Trägerprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Profilstäbe (4a, 4b) je einen kreisförmigen Quer­ schnitt aufweisen.

4. Trägerprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Profilstäbe (4a, 4b) einen im wesentlichen sichelförmigen Querschnitt aufweisen.

5. Trägerprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Profilelement (6) aus einem Kunststoff besteht.

6. Trägerprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des federnden Profilelementes (6) zwei federnde Zungen (7a, 7b) aufweist, die mittels eines Basisteils (9) miteinander verbunden sind.