DE4343672A1 - Linearverschiebeeinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearverschiebeeinheit mit auf einer Linearführungsschiene formschlüssig und verschiebbar gehaltertem, motorisch angetriebenem Lauf­ wagen, dessen Antrieb mit einer Zahnstange an der Linear­ führungsschiene zusammenwirkt.

Bei einer bekannten Linearverschiebeeinheit der vorgenannten Art wird die Linearführungsschiene durch ein mit Endflan­ schen versehenes, im Querschnitt kreisförmiges Rohr ge­ bildet, an dem eine in Längsrichtung des Rohres zwischen den Endflanschen erstreckte Zahnstange befestigt ist. Der Laufwagen ist mittels Kugellagerung auf dem Rohr ge­ führt und mittels zusätzlicher Stützrollen an den freien Flanken der Zahnstange abgestützt, um den Laufwagen relativ zur Rohrachse undrehbar zu haltern. Je nach Bedarf können entweder der Laufwagen oder die Linear­ führungsschiene stationär angeordnet werden.

Die Konstruktion dieser bekannten Linearverschiebeeinheit ist unerwünscht aufwendig. Außerdem ist nachteilig, daß die Zahnstangenflanken von den Stützrollen nur relativ schwach belastet werden dürfen und dementsprechend zwischen Linearführungsschiene und Laufwagen nur ver­ gleichsweise geringe Drehmomente bezüglich der Rohr­ achse zulässig sind. Im übrigen sind die maximalen Längen der Linearführungsschiene begrenzt.

Für antriebslose Laufwagen sind Linearführungsschienen bekannt, welche im wesentlichen ein Mehreck- oder Recht­ eckprofil aufweisen und an zwei einander gegenüberliegen­ den Längsseiten mit Laufbahnen für Wälzelemente am Lauf­ wagen versehen sind. Soweit die Laufwagen relativ zu den Längsführungsschienen motorisch verschiebbar sein sollen, werden Spindel- oder Zahnriemenantriebe od. dgl. vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine besonders hoch­ belastbare Linearverschiebeeinheit mit einfacher Kon­ struktion aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Zahnstange und Linearführungsschiene unmittelbar oder ein­ stückig miteinander verbunden sind, wobei die im wesent­ lichen Mehreck- oder Rechteckprofil aufweisende Linear­ führungsschiene auf einer Seite mit einer die Zahnstange bildenden Verzahnung und an zumindest zwei einander gegen­ überliegenden Seiten mit Laufbahnen für Gleit- oder Wälz­ elemente des Laufwagens bzw. der Laufwagen versehen ist, derart, daß jeder Laufwagen relativ zur Längsachse der Schiene undrehbar gelagert ist.

Die praktisch einstückige Zusammenfassung von Linearfüh­ rungsschiene und Zahnstange führt zu einer erheblichen Verminderung des Montage- und Justageaufwandes. Drehmomente bezüglich der Längsachse der Führungsschiene werden unmittel­ bar auf die Führungsschiene abgetragen und können dement­ sprechend hohe Werte haben, ohne den Eingriff von Zahnradantriebselementen in der Zahnstange zu beein­ trächtigen.

Darüber hinaus kann der motorisch angetriebene Laufwagen einen vorteilhaft modularen Aufbau besitzen, indem eine oder mehrere antriebslose Laufwagen mit einer Antriebs­ einheit kombiniert werden. Hierbei sind die antriebslosen Laufwagen zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß sie sowohl auf Linearführungsschienen mit Verzahnung als auch auf im übrigen entsprechende Schienen ohne Verzahnung passen.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung vorteilhafter Ausführungsformen verwiesen, die anhand der Zeichnung beschrieben werden.

Dabei zeigt

Fig. 1 ein schematisiertes Schnittbild mit quer zur Schienenlängsebene liegender Schnittebene einer Linearführungsschiene mit Laufwagen,

Fig. 2 ein entsprechendes Schnittbild einer abgewandelten Ausführungsform.

Die im wesentlichen Rechteckquerschnitt aufweisende Linearführungsschiene 1 besitzt gemäß Fig. 1 eine für Befestigungszwecke dienende Unterseite und eine nach Art einer Zahnstange 2 ausgebildete Oberseite. An den beiden Seitenflächen der Schiene 1 sind eine oder mehrere Kugellaufbahnen 3 für tragende Kugelreihen 4 eines auf der Längsführungsschiene 1 mittels Kugellagerung geführ­ ten Laufwagens 5 angeordnet, und zwar derart, daß der Laufwagen 5 durch Formschluß in Schienenlängsrichtung extrem reibungsarm sowie verdrehsicher und spielfrei in Richtung der Hoch- und Querachse der Linearführungs­ schiene 1 gehaltert ist.

Am Laufwagen 5 ist eine - nicht dargestellte - Antriebs­ einheit mit einem in die Verzahnung 2 eingreifenden An­ triebsritzel od. dgl. angeordnet.

Zur Anordnung von Befestigungsschrauben können in der Längsführungsschiene 1 zu deren Unterseite hin offene Gewindesackbohrungen und/oder Durchgangsbohrungen angeordnet sein.

Bei Linearlängsführungsschienen mit großer Breite kann gegebenenfalls auch vorgesehen sein, daß beidseitig der Verzahnung 2 auf der Schienenoberseite noch unverzahnte Bereiche mit die Längsführungsschiene 1 von oben nach unten durchsetzende Befestigungsbohrungen vorhanden sind, so daß der Verzahnungsbereich frei von Befestigungs­ elementen ist.

Die Führungsbahnen können je nach Einzelfall oder Belastungsart in verschiedenen Anordnungen und Größen ausgeführt werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 besteht die Führungs­ schiene 1 aus homogenem Material, d. h. sowohl die Ver­ zahnung 2 als auch die Kugellaufbahnen 3 sind aus dem gleichen Material wie die übrige Schiene 1 gebildet.

Das Material der Führungsschiene 1 sowie der daran aus­ gebildeten Verzahnung 2 und Laufbahnen 3 ist in der Regel ein hartes oder gehärtetes Metall.

Abweichend von der Darstellung der Fig. 1 kann gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen sein, nur die Führungsschiene 1 mit den Laufbahnen 3 einstückig aus­ zubilden, vorzugsweise aus hartem oder gehärtetem Metall. An der Führungsschiene 1 kann, vorzugsweise auf der Ober­ seite, eine breite Nut vorhanden sein, in die sich eine gesonderte Zahnstange 2 einsetzen oder einbetten läßt. Die Befestigung kann durch Einschrumpfen oder durch Schrauben oder Nieten erfolgen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 bestehen die Kugel­ laufbahnen 3 sowie die Verzahnung 2 jeweils aus in das Material der Schiene 1 fest eingebetteten - beispiels­ weise eingeschrumpften - Hartmetallbändern. Somit kann für die Schiene 1 ein vergleichsweise preisgünstiges Material verwendet werden. Lediglich für die vergleichs­ weise hochbelasteten Kugellaufbahnen 3 sowie die Verzahnung 2 sind besondere Materialien vorgesehen.

Darüber hinaus besitzt der Laufwagen 5 im Beispiel der Fig. 2 vom Laufwagenkörper gesonderte Kugelumlaufschuhe 6 für die Kugelreihen 4. Die Kugelumlaufschuhe 6 sind mit dem Laufwagen 5 verschraubt. Aufgrund dieser mehrteiligen Bauweise besteht die Möglichkeit, die Kugelumlaufschuhe 6 bei im übrigen unverändertem Laufwagen 5 unter Zwischen­ schaltung von Adapterteilen 7 anzuordnen, um zu gewähr­ leisten, daß zwischen der Führungsschiene 1 und dem Laufwagen 5 hinreichend Platz für die Zahnstange 2 bleibt.

Wenn dagegen der Laufwagen 5 abweichend von der Fig. 2 auf einer Führungsschiene 1 ohne Zahnstange angeordnet werden soll, können die Adapterteile 7 weggelassen werden.

Bei den dargestellten Ausführungsformen ist die Zahnstange 2 jeweils mittig auf der Oberseite der Führungsschiene 1 an­ geordnet bzw. ausgebildet.

Grundsätzlich ist jedoch auch eine außermittige Anordnung oder auch eine Anordnung an einer Seite bzw. an beiden Seiten der Führungsschiene 1 möglich.

Bei seitlicher Anordnung kann die Zahnstange bzw. Verzahnung beispielsweise in Fig. 1 seitlich unterhalb einer der unteren Kugellaufbahnen 3 bzw. in Fig. 2 seitlich unterhalb einer der Kugellaufbahnen 3 angeordnet bzw. ausgebildet sein.

Soweit die Führungsschiene 1 seitliche Befestigungsflansche 8 besitzt, wie in Fig. 2 angedeutet ist, kann die Zahnstange 2 an zumindest einem dieser Flansche 8 ausgebildet bzw. ange­ ordnet sein.

Durch die einstückige Verbindung der Führungsschiene 1 mit der Zahnstange 2 bzw. die einstückige Ausbildung von Führungsschiene 1 und Zahnstange 2 braucht lediglich eine präzise Fertigung der Führungsschienen-Zahnstangen-Kombi­ nation gewährleistet zu werden. Damit kann die Linearver­ schiebeeinheit ohne größeren Justageaufwand montiert werden.

Auch wenn in der Regel eine Kugellagerung des Laufwagens 5 auf der Führungsschiene 1 bevorzugt ist, ist grundsätzlich auch eine Gleitlagerung möglich. In diesem Zusammenhang ist die Ausführungsform nach Fig. 2 besonders vorteilhaft, denn die in das Material der Schiene 1 eingebetteten Hartmetall­ bänder ergeben hochbelastbare Gleitführungsbahnen.

Anstelle einer Lagerung durch Kugeln ist auch eine Lagerung durch andere Wälzelemente, z. B. Rollen, möglich, welche auch an gesonderten, vom Laufwagen trennbaren Lagerschuhen, analog den Kugelumlaufschuhen 6 in Fig. 2, angeordnet sein können.

Claims (9)

1. Linearverschiebeeinheit mit auf einer Linearführungs­ schiene formschlüssig und verschiebbar gehaltertem, motorisch angetriebenem Laufwagen, dessen Antrieb mit einer Zahnstange an der Linearführungsschiene zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß Zahnstange 2 und Linearführungsschiene 1 unmittelbar oder einstückig miteinander verbunden sind, wobei die im wesentlichen Mehreck- oder Rechteckprofil aufweisende Linearführungsschiene (1) auf einer Seite mit einer die die Zahnstange (2) bildenden Verzahnung und an zumindest zwei einander gegenüberliegenden Seiten mit Laufbahnen für Gleit- oder Wälzelemente des Laufwagens (5) bzw. der Laufwagen (5) versehen ist, derart, daß jeder Lauf­ wagen (5) relativ zur Längsachse der Schiene (1) undreh­ bar gelagert ist.

2. Linearverschiebeeinheit nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (2) bzw. die Verzahnung und/oder die Laufbahnen (3) durch in das Material der Führungs­ schiene (1) eingebettete Metallbänder, insbesondere Hartmetallbänder, gebildet sind.

3. Linearverschiebeeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Laufwagen (5) in unterschiedlichen Lagen befestigbare Führungsschuhe (6) angeordnet sind, die mit den Laufbahnen (3) der Führungsschiene (1) zusammenwirken.

4. Linearverschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zahnstangenförmige Gerade- oder Schrägverzahnung vorgesehen ist.

5. Linearverschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Verzahnung (2) zusammenwirkende Antriebs­ einheit trennbar mit einem auch ohne Antrieb verwendbaren Laufwagen (5) verbunden ist.

6. Linearverschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearführungsschiene (1) zur Befestigungsseite hin offene Gewindesacklöcher oder Durchgangslöcher auf­ weist.

7. Linearverschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der Verzahnung (2) Befestigungslöcher angeordnet sind, die die Linearführungsschiene (1) von der verzahnten Seite zur gegenüberliegenden Seite hin durchsetzen.

8. Linearverschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (2) außermittig oder seitlich an der Führungsschiene (1) angeordnet ist.

9. Linearverschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (1) einschließlich der Lauf­ bahnen (3) einstückig aus einem harten bzw. gehärteten Metall ausgebildet und die Zahnstange (2), welche vorzugsweise ebenfalls aus hartem oder gehärtetem Metall besteht, an der Führungsschiene (1), vorzugsweise in einer Nut, anbringbar oder angeordnet ist.