DE4413399C2

DE4413399C2 - Linearführungseinheit

Info

Publication number: DE4413399C2
Application number: DE19944413399
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl Ing Ruffing; Markus Galjan; Reiner Lambertz
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1994-04-18
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: DE4413399A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearführungseinheit mit einem längli chen, im Querschnitt etwa U-förmigen Führungsgehäuse, in dessen Hohl raum als Linearführung eine an der Bodenwand des Gehäuses befestigte Führungsschiene und ein an dieser abgestützter und längsverschieblich gelagerter Läufer angeordnet ist, wobei die Linearführung mit einem als plattenförmiger Wagen ausgebildeten Verbindungskörper für ein zu bewegendes Maschinenbauteil verbunden ist, welcher aus dem Gehäuse an dessen offener Längsseite herausragt.

Aus der EP 0 340 751 A2 ist eine solche Führungseinheit bekannt. Sie weist ein Führungsgehäuse auf, an welchem zwei Umlenkrollengehäuse jeweils stirnseitig angrenzen, in welchen Umlenkrollen für einen den Wagen in Längsrichtung ziehenden Zahnriemen gelagert sind. Die Länge des Führungsgehäuses einschließlich der Umlenkrollengehäuse ist daher stets größer als der Weg, den der Wagen zurücklegen kann, so daß sich hier dem Weg des Wagens entsprechend insgesamt eine Einheit großer Längenabmessungen ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Linearführungseinheit so weiterzuentwickeln, daß sie bei einem großen möglichen Weg des Wagens einen kompakten Aufbau mit geringen Längenabmessungen des Führungs gehäuses enthält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Wagen und dem Läufer ein zu der Führungsschiene paralleler erster Profilträger angeordnet ist, der an dem Läufer befestigt und in seiner Längsrichtung mittels eines Antriebs teleskopartig aus dem Führungs gehäuse herausfahrbar ist. Die Führungseinheit wird damit zu einem Teleskopmodul, dessen mögliche Weglänge des Wagens nicht nur die Länge des Führungsgehäuses, sondern auch die beiden Längen der an beiden Seiten des Gehäuses teleskopartig ausfahrbaren Profilträgerbereiche umfaßt.

Der Antrieb kann ein in dem Hohlraum des Führungsgehäuses angeordnetes und an einer Seitenwand des Gehäuses drehbar gelagertes Antriebsritzel aufweisen, das sich mit einer an dem Profilträger befestigten Zahn stange im Eingriff befindet. Dabei kann an einer Außenseite des Füh rungsgehäuses ein Montageflansch für ein Lager des Antriebsritzels oder ein mit der Welle des Antriebsritzels zu kuppelndes Getriebe befestigt sein. Auf diese Weise läßt sich der gesamte Antrieb bei spielsweise in der Mitte einer Führungsgehäuselängsseite anordnen, so daß an einem Gehäuseende hierfür kein Raum benötigt wird.

Die Länge des von dem Wagen befahrenen Weges läßt sich noch dadurch erhöhen, daß in dem Hohlraum des Führungsgehäuses ein den Wagen tra gender, zu dem ersten Profilträger paralleler und gegenüber diesem längsverschieblicher zweiter Profilträger gelagert und teleskopartig aus dem Führungsgehäuse herausfahrbar ist. In diesem Fall ist die Grundlänge des Führungsgehäuses nur etwa ein Drittel bis zur Hälfte des erreichbaren Gesamthubes des Wagens. Der zweite Profilträger ist dann zweckmäßigerweise mittels einer aus einem Läufer und einer Füh rungsschiene bestehenden zweiten Linearführung an dem ersten Profil träger längsverschieblich gelagert. Der Wagen kann mittels einer aus einem Läufer und einer Führungsschiene bestehenden dritten Linearfüh rung an dem zweiten Profilträger längsverschieblich gelagert sein.

Zur Übertragung der Antriebsleistung von dem Antriebsritzel zu dem Wagen können an dem ersten Profilträger zwei Umlenkrollen gelagert sein, wobei jede Umlenkrolle von einem als Riemen ausgebildeten, biegeelastischen Verbindungselement teilweise umschlungen ist, welches mit einem Ende an einer Einspannstelle des Führungsgehäuses und mit dem anderen Ende an einer Einspannstelle des zweiten Profilträgers befestigt ist. An dem zweiten Profilträger können dann zwei Umlenkrol len gelagert sein, die von einem gemeinsamen, als Riemen ausgebilde ten, biegeelastischen Verbindungselement jeweils teilweise umschlungen sind, wobei der Riemen an einer Befestigungsstelle des Wagens und mit seinen beiden Enden an Einspannstellen des ersten Profilträgers befe stigt ist. Bei einer solchen Linearführungseinheit wird dann die gesamte Dynamik über einen gemeinsamen Antrieb eingeleitet.

Um die Masse dieser als Teleskopmodul bezeichneten Führungseinheit gering zu halten, kann als U-förmiges Führungsgehäuse vorzugsweise ein stranggepreßter Profilträger aus einer Aluminiumlegierung verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht des Führungsgehäuses einer erfin dungsgemäßen Linearführungseinheit;

Fig. 2 die Führungseinheit mit nach einer Seite teleskop artig ausgefahrenen Profilträgern und dem Wagen, wobei die Ausfahrmöglichkeit an der anderen Seite strichpunktiert angedeutet ist;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Linearführungseinheit, wobei die ans ich in stirnseitiger Ansicht erscheinen den einzelnen Läufer der Linearführungen innerhalb des Führungsgehäuses auch geschnitten, also mit Schraffung dargestellt sind;

Fig. 4 ein Schema der Kraftübertragung von dem angetriebenen ersten Profilträger mit Riemen und Umlenkrollen auf den zu bewegenden Wagen.

Die Linearführungseinheit weist einen kompakten Aufbau auf und besteht aus einem Führungsgehäuse 1 und mehreren darin angeordneten einzelnen Linearführungen für einen Wagen 2. Das Führungsgehäuse 1 ist als im Querschnitt U-förmiger Profilträger ausgeführt, an dessen oberer offener Längsseite der Wagen 2 teilweise herausragt. Innerhalb des Führungsgehäuses 1 ist an der Bodenwand eine Führungsschiene 3 einer ersten Linearführung 4 angeschraubt. Diese weist einen Läufer 5 auf, der sich über Wälzkörper an der Führungsschiene 3 abstützt und diese teilweise umfaßt. Die Linearführung 4 stellt ein sechsreihiges Kugel umlaufsystem dar.

Innerhalb des Führungsgehäuses 1 ist an dem Läufer 5 ein erster Pro filträger 6 angeschraubt, der mit einer parallelen Zahnstange 7 ver bunden ist. Diese steht mit einem Antriebsritzel 8 im Eingriff, das an einer Seitenwand des Führungsgehäuses 1 gelagert ist. Durch eine Bohrung 9 dieser Seitenwand kann das Antriebsritzel 8 mit einem Ge triebe verbunden sein, das über einen an der Außenseite des Führungs gehäuses 1 angebrachten Montageflansch 10 an dem Führungsgehäuse 1 gehalten ist.

Oberhalb des ersten Profilträgers 6 befindet sich in dem Führungs gehäuse 1 ein zweiter Profilträger 11. Dieser ist gegenüber dem ersten Profilträger 6 mittels einer zweiten Linearführung 12 längsverschieb lich gelagert, die wiederum als Kugelumlaufsystem mit einem Läufer 13 und einer Führungsschiene 14 ausgebildet ist. Der Läufer 13 ist an dem ersten Profilträger 6 befestigt, während die Führungsschiene 14 mit dem zweiten Profilträger 11 verschraubt ist.

Innerhalb des Führungsgehäuses 1 ist schließlich noch eine dritte Linearführung 15 mit einem Läufer 16 und einer Führungsschiene 17 angeordnet, wobei an dem Läufer 16 dieser ebenfalls als Kugelumlaufsy stem ausgebildeten Linearführung 15 der Wagen 2 angeschraubt ist. Er kann also mit dem Läufer 16 an der Führungsschiene 17 entlangfahren und dabei über die eine oder die andere Stirnseite des Führungsgehäu ses 1 hinaus an dessen Außenseite gelangen.

Die Bewegung des Wagens 2 wird von dem Antriebsritzel 8 hervorgerufen, welches über die Zahnstange 7 den ersten Profilträger 6 bewegt. An dem Profilträger 6 sind an der von dem Antriebsritzel 8 abgewandten Seite zwei Umlenkrollen 18 und 19 in Längsrichtung hintereinander gelagert, wobei auf die Umlenkrolle 18 ein Riemen 20 und auf die Umlenkrolle 19 ein Riemen 21 gespannt ist. Die Riemen 20 und 21 sowie ein weiterer Riemen der Führungseinheit können beispielsweise als biegeelastische Stahlbänder oder Zahnriemen ausgeführt sein. Der Riemen 20 ist mit einem Ende an einer Einspannstelle 22 des Führungsgehäuses 1 befe stigt, während das andere Ende des Riemens 20 sich an einer Einspann stelle 24 des zweiten Profilträgers 11 befindet. In entsprechender Weise ist auch der Riemen 21 mit einem Ende an einer Einspannstelle 23 des Führungsgehäuses 1 und mit dem anderen Ende an einer Einspann stelle 25 des zweiten Profilträgers 11 festgelegt. Bei einer geradli nigen Verschiebung des ersten Profilträgers 6 zieht also einer der Riemen 20, 21, während er an seiner Umlenkrolle 18, 19 abrollt, den zweiten Profilträger 11 in dieselbe Richtung, wobei dieser sich infol ge der Flaschenzugwirkung doppelt so schnell bewegt wie der erste Profilträger 6.

Die bewegungsmäßige Verbindung zwischen dem zweiten Profilträger 11 und dem Wagen 2 ist ebenfalls mit einem Riemen 26 hergestellt, der auf seiner Länge an einer Befestigungsstelle 27 des Wagens 2 befestigt ist. Oberhalb der Umlenkrollen 18 und 19 des ersten Profilträgers 6 sind an dem zweiten Profilträger 11 zwei Umlenkrollen 28 und 29 in Längsrichtung der Führungseinheit hintereinander gelagert. Um diese Umlenkrollen ist der Riemen 26 herumgeführt, wobei seine beiden Enden an Einspannstellen 30 und 31 des ersten Profilträgers 6 befestigt sind. Mit der Bewegung dieses Profilträgers erfolgt also auch eine Bewegung des Wagens 2. Da sich der zweite Profilträger 11 doppelt so schnell wie der erste Profilträger 6 bewegt, bewirken seine Umlenkrol len 28 und 29 und der darauf gespannte Riemen 26 eine Verschiebung des Wagens 2 in derselben Richtung, wobei sich der Wagen 2 wegen des Flaschenzugeffektes an diesen Umlenkrollen wiederum doppelt so schnell wie der zweite Profilträger 11 bewegt. Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, erfolgt beim Antrieb durch das Antriebsritzel 8 in einer Richtung gleichzeitig eine Auslenkung des ersten Profilträgers 6 und des zwei ten Profilträgers 11 mit dem Wagen 2, wobei der Betrag der Auslenkung am ersten Profilträger 6 am geringsten und am Wagen 2 am größten ist.

Mit der Erfindung ist es gelungen, die als Teleskopmodul bezeichnete Linearführungseinheit als einbaufertiges, in einem einzigen Führungs gehäuse integriertes Modul auszubilden, das aufgrund der Einwirkung eines einzigen Antriebs an beiden Stirnseiten des länglichen Führungs gehäuses 1 ausfahren kann. Damit ist eine kompakte Einheit geschaffen, die im eingefahrenen Zustand nur einen geringen Raumbedarf aufweist. Die Grundlänge des als U-förmiger Profilträger ausgebildeten Führungs gehäuses beträgt nur etwa ein Drittel bis zur Hälfte des erreichbaren Gesamthubes. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Linearfüh rungseinheit besteht darin, daß der Wagen 2 wahlweise sowohl an der einen Stirnseite, als auch an der anderen Stirnseite aus dem Führungs gehäuse 1 herausfahren kann, so daß mit diesem kompakt aufgebauten, relativ kleinen Teleskopmodul eine große Bearbeitungsfläche bedient werden kann. Dabei wird die beidseitig wirkende Teleskopierbarkeit im Ausführungsbeispiel durch drei sechsreihige Kugelumlaufsysteme ermög licht, die untereinander durch die Verbindungselemente, wie Riemen 20, 21, 26 und Umlenkrollen 18, 19, 28, 29 einem Zwangsablauf unterliegen.

Bezugszeichenliste

1 Führungsgehäuse
2 Wagen
3 Führungsschiene
4 erste Linearführung
5 Läufer
6 erster Profilträger
7 Zahnstange
8 Antriebsritzel
9 Bohrung
10 Montageflansch
11 zweiter Profilträger
12 zweite Linearführung
13 Läufer
14 Führungsschiene
15 dritte Linearführung
16 Läufer
17 Führungsschiene
18 Umlenkrolle
19 Umlenkrolle
20 Riemen
21 Riemen
22 Einspannstelle
23 Einspannstelle
24 Einspannstelle
25 Einspannstelle
26 Riemen
27 Befestigungsstelle
28 Umlenkrolle
29 Umlenkrolle
30 Einspannstelle
31 Einspannstelle.

Claims

1. Linearführungseinheit mit einem länglichen, im Querschnitt etwa U-förmigen Führungsgehäuse, in dessen Hohlraum als Linearführung eine an der Bodenwand des Gehäuses befestigte Führungsschiene und ein an dieser abgestützter und längsverschieblich gelagerter Läufer angeord net ist, wobei die Linearführung mit einem als plattenförmiger Wagen ausgebildeten Verbindungskörper für ein zu bewegendes Maschinenbauteil verbunden ist, welcher aus dem Gehäuse an dessen offener Längsseite herausragt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Wagen (2) und dem Läufer (5) ein zu der Führungsschiene (3) paralleler erster Profil träger (6) angeordnet ist, der an dem Läufer (5) befestigt und in seiner Längsrichtung mittels eines Antriebs teleskopartig aus dem Führungsgehäuse (1) herausfahrbar ist.

2. Führungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilträger (6) wahlweise entweder an der einen Stirnseite oder an der anderen Stirnseite des Führungsgehäuses (1) aus diesem herausfahr bar ist.

3. Führungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein in dem Hohlraum des Führungsgehäuses (1) angeordnetes und an einer Seitenwand des Gehäuses (1) drehbar gelagertes Antriebsritzel (8) aufweist, das sich mit einer an dem Profilträger (6) befestigten Zahnstange (7) im Eingriff befindet.

4. Führungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Außenseite des Führungsgehäuses (1) ein Montageflansch (10) für ein Lager des Antriebsritzels (8) oder ein mit der Welle des Antriebs ritzels (8) zu kuppelndes Getriebe befestigt ist.

5. Führungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlraum des Führungsgehäuses (1) ein den Wagen (2) tragender, zu dem ersten Profilträger (6) paralleler und gegenüber diesem längsver schieblicher zweiter Profilträger (11) gelagert und teleskopartig aus dem Führungsgehäuse (1) herausfahrbar ist.

6. Führungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Profilträger (11) mittels einer aus einem Läufer (13) und einer Führungsschiene (14) bestehenden zweiten Linearführung (12) an dem ersten Profilträger (6) längsverschieblich gelagert ist.

7. Führungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (2) mittels einer aus einem Läufer (16) und einer Führungsschie ne (17) bestehenden dritten Linearführung (15) an dem zweiten Profil träger (11) längsverschieblich gelagert ist.

8. Führungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Profilträger (6) zwei Umlenkrollen (18, 19) gelagert sind, wobei jede Umlenkrolle (18, 19) von einem als Riemen (20, 21) ausge bildeten, biegeelastischen Verbindungselement teilweise umschlungen ist, welches mit einem Ende an einer Einspannstelle (22, 23) des Führungsgehäuses (1) und mit dem anderen Ende an einer Einspannstelle (24, 25) des zweiten Profilträgers (11) befestigt ist.

9. Führungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Profilträger (11) zwei Umlenkrollen (28, 29) gelagert sind, die von einem gemeinsamen, als Riemen (26) ausgebildeten, biegeelasti schen Verbindungselement jeweils teilweise umschlungen sind, wobei der Riemen (26) an einer Befestigungsstelle (27) des Wagens (2) und mit seinen beiden Enden an Einspannstellen (30, 31) des ersten Profil trägers (6) befestigt ist.

10. Führungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als U-förmiges Führungsgehäuse (1) ein stranggepreßter Profilträger aus einer Aluminiumlegierung verwendet ist.