DE4228720A1

DE4228720A1 - Tragschiene für ein Linearführungssystem

Info

Publication number: DE4228720A1
Application number: DE4228720A
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl Ing Hubertus
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragschiene für ein Linearführungssystem, die an beiden Längsseiten mit parallel zueinander verlaufenden Lauf schienen versehen ist, die mit Laufbahnen für Laufrollen oder Wälzkör per ausgestattet sind.

Ein derartiges Linearführungssystem ist beispielhaft in dem Katalog Nr. GEN 2-003 der Fa. Hepco Slide Systems Ltd. aus dem Jahre 1987 beschrieben. Es besteht aus einer Tragschiene, die an beiden Seiten mit parallel zueinander verlaufenden Laufschienen versehen ist, auf denen an einem Laufwagen befestigte Laufrollen geführt sind, wobei die Laufrollen mit einer auf ihrer Mantelfläche vorhandenen Ringnut mit den Laufschienen in Eingriff stehen. Die Laufschienen sind V-förmig ausgebildet und müssen wegen der Einhaltung einer hohen Parallelität zwischen Lager- und Bezugsflächen präzisionsgeschliffen sein.

Der Nachteil einer derartigen Tragschiene besteht insbesondere darin, daß aufgrund ihrer hohen Parallelitätswerte eine sehr aufwendige und damit sehr teuere Fertigung erforderlich ist. Dies trifft insbesondere für bogenförmige Tragschienen zu.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, insbesondere für einfache Linear führungssysteme Laufschienen zu schaffen, die einfach und kostengün stig herzustellen sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Laufschienen aus in ihrer Längsrichtung gebogenen Blechstreifen bestehen, die an ihren gebogenen Bereichen die Laufbahnen tragen.

Aufgrund einer Eigenschaft metallischer Werkstoffe, der sog. Form änderungsfähigkeit lassen sich auf diese Weise kostengünstig durch Anwendung von Zug- und/oder Druckspannungen ohne Auflösung des Werk stoffverbundes die unterschiedlichsten Laufschienen gestalten. Die modernen Fertigungsverfahren der Metallformung erlauben es, die Form der Laufbahn der Laufschienen ohne große Schwierigkeiten den verwende ten Laufrollen bzw. den verwendeten Wälzkörperformen anzupassen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich durch die Verwendung der Laufschienen aus gebogenen Blechstreifen Laufrollen mit höherer dyna mischer und statischer Tragfähigkeit verwenden lassen. So ist es beispielsweise möglich, durch eine entsprechende Gestaltung der gebo genen Laufbahnen den Berührungswinkel α zwischen Laufrolle und Lauf bahn von 30 auf 45° zu erhöhen.

Weitere Vorteile dieser gebogenen Laufschienen sind neben den gün stigen Herstellungskosten ihr geringes Gewicht und ihre elastische Nachgiebigkeit, die es ermöglicht, größere Toleranzen durch elastische Einfederung auszugleichen.

Weitere, erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unter ansprüche und werden im folgenden näher beschrieben.

So sollen nach Anspruch 2 die Laufschienen gerade oder bogenförmig gestaltet sein. Insbesondere für bogenförmige Laufschienen eignet sich die Erfindung in vorteilhafter Weise, da deren Fertigung durch moderne Verfahren der Metallformung gegenüber der Herstellung durch spangeben de Bearbeitung besonders kostengünstig ist.

Nach einem weiteren Merkmal des Erfindung nach Anspruch 3 sollen die Laufschienen an der Tragschiene durch Schrauben, Klemmen, Schweißen oder Kleben befestigt sein. Die genannten Verbindungsverfahren er möglichen so ein problemloses Zusammenfügen der getrennt hergestellten Trag- und Laufschienen. Die getrennte Fertigung beider Elemente ist kostengünstiger als die Fertigung einer einstückigen Ausführung von Trag- und Laufschiene.

Aus Anspruch 4 geht hervor, daß die Laufschiene mit zumindest einem Schenkelende in einer Längsnut der Tragschiene befestigt sein soll. Mit dieser Variante kann ein besonders einfaches Verbinden von Trag- und Laufschienen durch Einschnappen in eine Nut realisiert werden.

Auch ist es nach Anspruch 5 möglich, daß die Tragschiene T-förmig ausgebildet ist und ihr vorstehender Kragen von der Laufschiene über griffen wird.

In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 ist vorgesehen, daß die Laufschienen oberflächenvergütet, beispielsweise gehärtet sind. Da durch wird eine besonders hohe Belastbarkeit der Laufschienen gewähr leistet.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 7 und 8 sollen die Laufbahnen der Laufschienen konvex oder konkav ausgebildet sein. Während die konvexe Ausbildung der Laufbahn hauptsächlich für Laufrollen vorgesehen ist, die an ihrer Mantelfläche eine ringförmige Nut zum Umschließen der Laufbahn aufweisen, sind die konkav ausge bildeten Laufbahnen für Wälzkörper gedacht.

Schließlich sollen nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 9 die Laufbahnen der Laufschienen aus zwei in einem Winkel zueinanderstehenden Teillaufbahnen bestehen, d. h. ein V-förmi ges Profil aufweisen. Ein derartig gestaltetes Laufbahnprofil erlaubt den Einsatz von Zylinderrollen als Wälzkörper bzw. den Einsatz von Laufrollen, die an ihrer Mantelfläche eine dreieckförmige Nut zum Umschließen der Laufbahn aufweisen.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Laufwagens, der Überlaufrol len an Laufschienen geführt ist;

Fig. 1a eine vergrößerte Darstellung der Laufschiene nach Fig. 1;

Fig. 1b eine Laufschiene, deren beide Seitenteile mit je einer Schraube in der Tragschiene befestigt sind;

Fig. 1c eine Laufschiene, die auf beiden Seiten der Tragschie ne in je eine Nut eingefedert ist;

Fig. 1d eine Laufschiene, die mit der Tragschiene durch Schweißstellen verbunden ist;

Fig. 1e eine zweiteilige Laufschiene, die in einer Aussparung der Tragschiene angeordnet und mit dieser verschweißt ist;

Fig. 1f eine zweiteilige Laufschiene, die mit einem Ende in eine Nut der Tragschiene eingreift und mit dem anderen Ende mit der Tragschiene punktverschweißt ist;

Fig. 1g eine zweiteilige Laufschiene, die in einer Ausnehmung der Tragschiene geführt ist und mit dieser durch Punktschweißen verbunden ist;

Fig. 1h eine zweiteilige Laufschiene, die mit beiden Enden in je eine Nut der Tragschiene einschnappt;

Fig. 1i eine Laufschiene mit einer V-förmigen Laufbahn;

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Laufwagens, der über ein Kugelumlaufelement an Laufschienen geführt ist, teil weise geschnitten;

Fig. 2a eine vergrößerte Darstellung der Laufschiene nach Fig. 2;

Fig. 2b eine einstückige Ausbildung einer Laufschiene, die über die Tragschiene geschnappt wird;

Fig. 2c eine Laufschiene mit einer V-förmigen Laufbahn.

In Fig. 1 ist eine starre Tragschiene 1 dargestellt, die in Längs richtung eine durchgehende Nut 7 aufweist und in Abständen über Boh rungen 8 und Schrauben 10 mit einer Grundplatte 5 verbunden ist. Die Tragschiene 1 ist an ihrer der Grundfläche gegenüberliegenden Seite mit einer Laufschiene 2 durch eine nicht näher bezeichnete Bohrung in der Laufschiene 2 über die Schraube 10 verbunden. Die Laufschiene 2 besteht aus einem in seiner Längsrichtung gebogenen Blechstreifen. Die gebogenen Stellen sind halbkreisförmig ausgebildet und stellen Lauf bahnen 2a für Laufrollen 3 dar. Die Laufrollen 3 sind mit einem Lauf wagen 4 über Bohrungen 9 und Schrauben 11 verbunden, der mittels der Laufrollen 3 in Längsrichtung der Tragschiene 1 verfahrbar ist.

Die in Fig. 1a dargestellte Laufschiene 2 besteht aus einem planen Mittelteil, der an seinen beiden Enden in gebogene Bereiche übergeht. Diese in Längsrichtung der Laufschiene 2 gebogenen Bereiche sind halbkreisförmig ausgebildet und tragen die Laufbahnen 2a für die Laufrollen 3. Wie aus Fig. 1a weiter ersichtlich, ragen die Enden der Laufbahnen 2a bzw. die Enden der halbkreisförmig gebogenen Bereiche frei in den Raum. Dadurch bedingt wird eine besondere Elastizität der Laufschienen 2 erreicht, die gröbere Toleranzen durch deren Einfede rung ausgleichen können.

Die in Fig. 1b dargestellte Laufschiene 12 ist so gestaltet, daß die vom einem Mittelteil ausgehenden gebogenen Bereiche kreisförmig ausge bildet sind und anschließend wiederum in einen planen Teil übergehen, der auf dem planen Mittelteil aufliegt und mittels der Schraube 10 fest mit der Tragschiene 1 verbunden ist. Bei einer derartig gestalte ten Laufschiene läßt sich durch Einlegen von Rundmaterial in den von der Laufbahn 12a bzw. Laufschiene 12 umschlossenen Hohlraum deren Steifigkeit in einfacher Weise verbessern.

Durch eine derartig gestaltete Laufschiene 12 lassen sich im Gegensatz zu Fig. 1a Laufrollen 3 mit höherer statischer und dynamischer Trag fähigkeit verwenden, da einerseits die gebogenen Bereiche bzw. die Laufbahnen 12a stabiler ausgebildet sind und andererseits durch eine Vertiefung der kreisringförmigen Nut 6 auf der Laufrolle 3 die Fläche der Laufbahnen 12a vergrößert wird.

Die in Fig. 1c dargestellte Laufschiene 13 geht ähnlich wie in Fig. 1a von einem planen Mittelteil aus, der an seinen Enden in halbkreis förmig gebogene Bereiche übergeht, die die Laufbahnen 13a tragen. Die Rundungen der Laufbahnen 13a gehen in einen parallel zur Grundfläche der Tragschiene 1 liegenden geraden Teil über, der in eine rechts- und linksseitig in der Seitenwand der Tragschiene 1 vorhandene Nut 14 eingreift.

Die Laufschiene 15 nach Fig. 1d unterscheidet sich von der in Fig. 1c dargestellten lediglich dadurch, daß der nach der Rundung liegende gerade Teil einen Absatz der Tragschiene 1 untergreift und mit Punkt schweißstellen 16 an der Tragschiene 1 befestigt ist.

Die in den Fig. 1e bis 1h gezeigten Laufschienen 17, 18, 19, 20 sind sämtlich halbkreisförmig und zweiteilig ausgebildet und unter scheiden sich lediglich in der Art ihrer Befestigung an der Tragschie ne 1.

Während nach Fig. 1e die Laufschiene 17 an der Oberseite der Trag schiene 1 in einer nicht bezeichneten Aussparung durch eine Schweißstelle 16 gehalten wird, ist die Laufschiene 18 nach Fig. 1f mit ihrem einen Ende an einer Seitenwand der Tragschiene 1 durch eine Schweißstelle 16 verbunden und ragt mit ihrem anderen Ende in eine Nut 14.

Die Laufschiene 19, 20 ist nach den Fig. 1g und 1h an einer Seiten wand der Tragschiene 1 angeordnet. Im ersten Fall ist die Laufschiene 19 mit ihren geraden Teilen in einer Ausnehmung der Seitenwand der Tragschiene 1 durch Schweißstellen 16 befestigt. Im zweiten Fall nach Fig. 1h sind die geraden Teile der Laufschiene 20 in jeweils zwei Nuten 14 eingeschnappt.

Nach Fig. 1i besteht die V-förmige Laufbahn aus zwei in einem rechten Winkel zueinander stehenden Teillaufbahnen 21a₁, 21a₂. Die Lauf schiene 21 ist dabei so gestaltet, daß sie ausgehend von einem planen Teil umgebogen wird. Der umgebogene Teil bildet nun die Laufbahn 21a₁ und wird seinerseits um einen Winkel von 90° umgebogen. Dieser Teil bildet nun die Laufbahn 21a₂, wird anschließend wieder um 90° umgebo gen und geht in einen planen Teil über, der sich mit dem anderen planen Teil überlappt.

Der in Fig. 2 gezeigte Laufwagen 4 besitzt zwei parallel laufende Führungsteile, nämlich eine mit Laufschienen 22 ausgestattete Trag schiene 1 und einen als Kugelumlaufelement 23 ausgebildeten Führungs teil, wobei die Kugelumlaufelemente 23 über Bohrungen 9 und Schrauben 11 mit dem Laufwagen 4 und die Tragschiene 1 über Bohrungen 8 und Schrauben 10 mit dem Grundkörper 5 verbunden sind.

Zwischen der Tragschiene 1 und dem Kugelumlaufelement 23 sind jeweils Wälzkörper 24 eingelegt. Die Wälzkörper 24 wälzen sich bei den Füh rungsteilen 1, 23 an jeweils zwei parallel zueinander angeordneten Laufschienen 22 ab, von denen jedoch nur die Laufschienen 22 der Trag schiene 1 dargestellt sind.

Die in Fig. 2a vergrößert dargestellte Laufschiene 22 aus Fig. 2 ist in einer nicht bezeichneten Aussparung einer Seitenfläche der Trag schiene 1 angeordnet. Die Laufbahn 22 ist dabei zur Aufnahme der Kugeln 24 konkav, d. h. nach innen gewölbt ausgebildet. Diese Anord nung der Laufschiene 22 in der Tragschiene 1 hat den Vorteil, daß die Laufschiene 22 durch Anliegen in der Tragschiene 1 in ihrer Steifig keit unterstützt wird. In diesen Fällen kann die Laufschiene 22 in ihrer Wandstärke wesentlich verringert werden.

Die in Fig. 2b dargestellte Laufschiene 25 zeichnet sich dadurch aus, daß sie von oben auf die Tragschiene 1 aufgesetzt werden kann und mit der Rückwand seiner konkav ausgebildeten Laufbahn 25a in eine halb kreisförmige Nut der Seitenwand der Tragschiene 1 einfedert.

Die Laufschiene 25 ist einstückig ausgebildet, wobei ausgehend von einem planen Mittelteil je ein rechtwinkelig abgewinkelter Seitenteil folgt, der in die konkave Laufbahn 25a übergeht. Zweckmäßigerweise kann die Laufschiene 25 mit der Tragschiene 1 durch Punktschweißen verbunden sein.

Schließlich zeigt Fig. 2c eine V-förmige Laufbahn zur Aufnahme von kreuzförmig angeordneten Wälzkörpern. Dabei wälzen sich die zylin derförmigen Wälzkörper abwechselnd auf der Teillaufbahn 26a₁ und der Teillaufbahn 26a₂ ab. Die Laufschiene 26 weist dabei in ihrer Mitte eine V-förmige Einkerbung ein, so daß zwei in einem rechten Winkel zueinander stehende Teillaufbahnen 26a₁ und 26a₂ entstehen.

Bezugszeichenliste

1 Tragschiene
2, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 25, 26 Laufschiene
2a, 12a, 13a, 15a, 17a, 18a, 19a, 20a, 21a₁, 21a₂, 22a, 25a, 26a₁, 26a₂ Laufbahn
3 Laufrolle
4 Laufwagen
5 Grundkörper
6, 7 Nut
8, 9 Bohrung
10, 11 Schrauben
14 Nut
16 Schweißstelle
23 Kugelumlaufelement
24 Wälzkörper

Claims

1. Tragschiene (1) für ein Linearführungssystem, die an beiden Längs seiten mit parallel zueinander verlaufenden Laufschienen (2, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 25, 26) versehen ist, die mit Laufbahnen (2a, 12a, 13a, 15a, 17a, 18a, 19a, 20a, 21a₁, 21a₂, 22a, 25a, 26a₁, 26a₂) für Laufrollen (3) oder Wälzkörper (12) ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschienen (2, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 25, 26) aus in ihrer Längsrichtung gebogenen Blech streifen bestehen, die an ihren gebogenen Bereichen die Laufbahnen (2a, 12a, 13a, 15a, 17a, 18a, 19a, 20a, 21a₁, 21a₂, 22a, 25a, 26a₁, 26a₂) tragen.

2. Tragschiene (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschienen (2, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 25, 26) bogenför mig oder gerade ausgebildet sind.

3. Tragschiene (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschienen (2, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 25, 26) an der Tragschiene (1) durch Schrauben, Klemmen, Schweißen oder Kleben befe stigt sind.

4. Tragschiene (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschiene (13, 18, 20) mit zumindest einem Schenkelende in einer Längsnut (14) der Tragschiene (1) befestigt ist.

5. Tragschiene (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese T-förmig ausgebildet ist und ihr vorstehender Kragen von der Lauf schiene (15) übergriffen wird.

6. Tragschiene (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschienen (2, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 25, 26) ober flächenvergütet sind.

7. Tragschiene (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahnen (2a, 12a, 13a, 15a, 17a, 18a, 19a, 20a) der Laufschienen (2, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20) konvex ausgebildet sind.

8. Tragschiene (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahnen (22a, 25a) der Laufschienen (22, 25) konkav ausgebildet sind.

9. Tragschiene (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahnen der Laufschienen (21, 26) aus zwei in einem Winkel zuein ander stehenden Teillaufbahnen (21a₁, 21a₂, 26a₁, 26a₂) bestehen, d. h. ein V-förmiges Profil aufweisen.