DE8525063U1

DE8525063U1 - Linearführung

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Publication number: DE8525063U1
Application number: DE8525063U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-09-03
Filing date: 1985-09-03
Publication date: 1985-10-17
Also published as: JPS6256616A

Description

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Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt Wuppertal < München

European Patent Attorneys

+Il/mj/4371

Bernd Saxenhammer, Hahnerberger Str. 51, 5600 Wuppertal 12

Linearführung

Die Erfindung betrifft eine Linearführung, bestehend aus mindestens einer vorzugsweise zylindrischen Führungswelle, die mit mindestens einer Unterstützungsprofilschiene parallel verlaufend verbunden, insbesondere verschraubt ist, und mindestens einem auf den Führungswellen linear beweglich geführten Schlitten, in denen hierzu zylinderförmige Kugelbüchsen angeordnet sind, wobei die Kugelbüchsen und die Schlitten im Verbindungsbereich zwischen der Unterstützungsprofilschiene und der Führungswelle parallel zu diesen angeordnete schlitzförmige Durchtrittsöffnungen für die ünterstutzungsprofilschienen aufweisen.

Derartige Linearführungen werden im Maschinenbau überall dort verwendet, wo es auf eine spielfreie aber leichtgängige Längsführung ankommt. Dies ist beispielsweise

Schlossbleiche 20 - Pastfach 130113- £5-^00 Wupp^iSf 1. · · · · ·. '! Patentanwalt Dr.-Ing. Dipl.-Ing. A. SoIf (München) Telefon (0202) 445096/451226 · TelefSjc.iO^Qi/^^g..· ·,.· ·..· *..· Patentanwalt Dipl.-Ing. Chr. Zapf (Wuppertal) Telex: 8591273 soza

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bei Fräsmaschinen zürn Werkstückvorschub der Fall. Die Führungswellen derartiger Linearführungen sind über ihre gesamte Länge unterstützt, um Durchbiegungen bei hohen Belastungen zu vermeiden, üblicherweise sind die Unterstützungsprofilschienen im Querschnitt etwa T-förmig ausgebildet,und zwar um 180° um ihre Längsachse umgedreht, wobei der waagerechte T-Schenkei zur Verschraubung mit einer horizontalen Arbeitsfläche zwei seitliche Lochreihen aufweist, und der sich vertikal nach oben erstreckende senkrechte T-Schenkel eine Führungswelle trägt , d.h. mit dieser mittels sich von unten dirch den senkrechten T-Schenkel erstreckenden Schrauben verbunden ist. Diese Ausbildung bedingt aber zur spielfreien Führung eines Schlittens zwei Unterstützungsprofilschienen mit jeweils einer Führungswelle* Dies ist aber insofern nachteilig, daß die Montage der Unterstützungsprofilschienen sehr aufwendig und folglich teuer ist, da diese zunächst in genau paralleler Zuordnung zueinander ausgerichtet und nachfolgend

2ό verschraubt werden müssen, wobei aufgrund der vier Lochreihen eine große Anzahl von Schrauben erforderlich ist. Weiterhin macht diese bekannte Ausbildung offene Kugelbüchsen erforderlich. Bei derartigen offenen Kugelbüchsen ist aber die Belastbarkeit für radial von außen wirkende Kräfte nicht über den gesamten Umfang konstant. Wirkt nämlich eine Kraft gegen die Öffnungsrichtung, so beträgt die Belastbarkeit, d.h. die sogenannte Tragzahl (gemessen in Newton), nur etwa 60 bis 70% der in Öffnungsrichtung gemessenen Nenntragzahl der Kugelbüchse. Bei einem Einbau der Kugelbüchse in der beschriebenen Weise führt dies zu dem Nachteil _r daß vertikal von unten wirkende Kräfte, die beispielsweise bei spanabhebenden Bearbeitungsvorgängen (Fräsen) in erheblichem Maß auftreten können,

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' zu erhöhtem Verschleiß der Kügelbüchsen führen. Es

sind zwar bereits auch Linearführungen bekannt, bei denen dieser Nachteil durch seitliche Anordnung der Führungswellen auf den Ünterstutzungsprofilschienen I 5 vermieden v/erden soll , jedoch wird hierdurch der erstgenannte Nachtexi einer aufwendigen Ausrichtung und Montage der beiden Führungswellen nicht vermieden.

); Weiterhin erfordert es bei den bekannten Linearführungen

Ij, einen großen Arbeitsaufwand, einen Antrieb für die

Iv 10 lineare Bewegung des Schlittens vorzusehen, indem I beispielsweise Gewindespindeln mit den entsprechenden

: Muttern extern an der Linearführung befestigt werden

! müssen.

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' . 15 Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der

I Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine Linearführung

I anzugeben, bei der die Tragzahlen für vertikal von

j$ oben und unten wirkende Kräfte gleich sind, bei der

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V mit einfachen Mitteln ein Antrieb integrierbar ist,

I 20 die eine leichte Montage gestattet und letztlich auch kostengünstig in der Herstellung ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Führungswellen derart mit den Ünterstutzungsprofilschienen ; 25 verbunden sind, daß die Winkelhalbierende des Öffnungsp winkels der schlitzförmigen Durchtrittsöffnung der

I Kugelbüchsen in einem spitzen Winkel zur vertikalen

Mittelebene der ünterstutzungsprofilschienen angeordnet ist. Die Kügelbüchsen sind folglich derart angeordnet, 30 daß bei einer vertikalen Krafteinwirkung sowohl von

oben als auch von unten diese nicht gegen die Öffnungsrichtung der Kugelbüchsen angreifen kann, wodurch

die Tragzahlen für diese Belastungen praktisch gleich sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der spitze Winkel derart bemessen ist, daß er zusammen mit dem halben Öfffnungswinkel der Kugelbüchsen einen rechten Winkel ergibt. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung sind die Kugelbüchsen derart in dem Schlitten angeordnet, daß ein Schenkel des Öffnungswinkels der schlitzförmigen Durchtrittsöffnung parallel zur Horizontalen verläuft, so daß die Unterstützungsprofilschienen mit einer ebenen, horizontalen Oberfläche ausgebildet werden können. Insbesondere wenn an einer Unterstützungsprofilschiene zwei Führungswellen befestigt sind, ergibt sich somit der Vorteil, daß in dem Zwischenraum zwischen den Führungswellen Antriebsmittel integrierbar sind. Außerdem ist die erfindungsgemäße Ausbildung insofern von Vorteil, daß die Unterstützungsprofilschienen lediglich eine Befestigungslochreihe aufweisen, so daß die Anzahl der erforderlichen Verschraubungen auf ein Mindestmaß reduziert ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung enthalten.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird im folgenden die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform einer erfind; · ; jemäßen LinearEührung,

Fig. 2 eine PeiiSpektiVansicht einer zweiten

führungöEOrtii einer erfindungsgemäßen Lineal: führung,

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Eig. 3 eine Teil-Stirnansicht aus Richtung des

Pfeiles III gemäß Fig. 1, teilweise geschnitten,

Fig. 4 eine Stirnansicht aus Richtung des Pfeiles ) IV gemäß Fig. 1, teilweise geschnitten,

Fig. 5 eine Stirnansicht aus Richtung des Pfeiles V gemäß Fig. 2, ebenfalls teilweise geschnitten,
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Fig. 6 eine Perspektivansicht der Linearführung gemäß Fig. 2 mit integriertem Antrieb,

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Fig. 7 eine Stirnansicht aus Richtung des Pfeiles IS. VII gemäß Fig. 6, teilweise geschnitten,

und

Fig. 8 eine Stirnansicht aus Richtung des Pfeiles VIII gemäß Fig. 6, teilweise geschnitten.

Die Linearführung 1 gemäß Fig. 1 besteht aus zwei Führungswellen 2, die jeweils mit einer Unterstützungsprofilschiene 3 verbunden sind. Auf den Führungswellen 2 sind Schlitten 4 linear beweglich geführt, was durch einen Doppelpfeil 5 angedeutet ist. Die beiden Führungswellen 2 sind in zueinander paralleler Zuordnung mittels der Unterstützungsprofilschienen 3 auf einer Arbeitsfläche montiert. Die beiden Einzelschlitten 4 sind mit einer Brücke 6 verbunden.

Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, sind zur spielfreien Führung der Schlitten 4 in dieöen zylihderförmige, die Führungswellen 2 umgebende Kugelbüchsen 7 in

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Durchgangsbohrungen 9 angeordnet. Da die Führungs-

s wellen 2 aber über ihre gesamte Länge durch die Unter-

Stützungsprofilschienen 3 unterstützt sind, weisen die Kugelbüchsen 7 und die Schlitten 4 im Verbindungs- % 5 bereich zwischen der Führungswelle und der Unterstützungs-I

I_I profilschiene parallel zu diesen angeordnete schlitzför-

mitje Durchtrittsöffnungen 11 für die Unterstützungsprofilschiene 3 auf. Bei den Kugelbüchsen 7 handelt es sich um herkömmliche Linear-Wälzlager mit einer Anzahl von endlosen Kugelumläufen 12, die unbegrenzte Hublängen ermöglichen.

Erfindungsgemäß sind die Führungswellen 2 derart mit den Unterstützungsprofilschienen 3 verbunden, daß die Winkelhalbierende 13 des Öfnungswinkels <£ der

schlitzförmigen Durchtrittsöffnung 11 der Kugelbüchsen 7 in einem spitzen Winkel ^> zur vertikalen Mittelebene 14 der Unterstützungsprofilschienen 3 angeordnet ist. Dadurch sind die Belastungen oder Tragzahlen für Kräfte, die aus Richtung der eingezeichneten Pfeile Fi und F2 einwirken, gleich groß. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der spitze Winkel ^ derart bemssen ist, daß er zusammen mit dem halben Öffnungswinkel ^⁰ /2 der Kugelbüchsen 7 einen rechten Winkel ergibt, da hierdurch die Unter-Stützungsprofilschienen 3 mit einer ebenen, horizontalen Oberfläche 15 ausgebildet sein können, die zur Montage von oben frei zugänglich ist. Beträgt beispielsweise der Kugelbüchsen-Öffnungswinkelol·· = 56°, so ergibt sich mit der erfindungsgemäßen Bemessungsregel ^= 90° - 56°/2 = 62°. Dabei weisen die Unterstützungsprofilschienen 3 vorteilhafterweise im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt und längs einer seitlichen Oberkante einen Ansatzsteg 16 zur Aurlage einer Führungswelle 2 auf. Die Verschraubung mit den Fuhrungswellen 2 erfolgt mittels

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Schrauben 17 (Fig. 4), die sich schräg von unten durch die Unterstützungsprofilschiene 3 in Innengewinde der Führungswelle 2 erstrecken.

Die Linearführung 20 gemäß Fig. 2 und Fig. 5 weist ebenfalls zwei Führungswellen 2 auf. Diese sind aber vorteilhafterweise an einer gemeinsamen Unterst"tzungsprofilschiene 22 befestigt, die erfindungsgemäß ebenfalls im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt aufweist, jedoch ist längs beider seitlichen Oberkanten jeweils ein Ansatzsteg 16 zur Auflage einer Führungswelle 2 derart ausgebildet, daß die beiden Führungswellen in symmetrischer Anordnung bezüglich der vertikalen Mittelebene 14 der Unterstützungsprofilschiene 22 befestigt sind. Dabei sind die Führungswellen 2 ebenfalls in der bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Weise mit den Unterstützungsprofilschienen 22 verbunden. Für diese Linearführung 20 sind Schlitten 21 vorgesehen, die zur Aufnahme der beiden Führungswellen 2 zwei zueinander parallele Durchgangsbohrungen 9 aufweisen, in denen jeweils zwei Kugelbüchsen 7 axial hintereinander angeordnet sind. Der Schlitten 21 kann hierdurch neben einer hohen Belastung in beiden vertikalen Richtungen auch ein um eine vertikale Achse wirkendes Drehmoment aufnehmen.

Die Ansatzstege 16 beider Ausführungsformen der Unterstützungsprofilschienen 3, 22 sind zweckmäßigerweise derart ausgerichtet, daß ihre Mittellinien 23 mit der Winkelhalbierenden 13 des Öffnungswinkels 00 der Durchtrittsöffnung 11 der Kugelbüchsen 7 zusammen fallen.

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Erfindungsgemäß weisen die Ünterstützungsprofil schienen 3, 22 vertikale Befestigungsbohrungen 24 auf, deren Achsen auf der vertikalen Mittelebene 14 der Unterstüztungsprofilschienen 3, 22 liegen.

In Fig. 6, 7 und 8 ist dargestellt, wie in einfacher Weise ein Antrieb bei der Linearführung gemäß Fig. 2 und 5 vorgesehen werden kann. Dadurch, daß die Unterstützungsprofilschienen 22 durch die vorteilhafte Anordnung der Führungswellen 2 und der Kugelbüchsen 7 im Bereich zwischen den Führungswellen 2 eine ebene, horizontale °berf lache 15 aufweisen, ist hier vorteilhafterweise jeweils eine zu den Führungswellen 2 parallele Zahnstange 25 mit einer vertikal nach oben weisenden und quer zu den Führungswellen 2 verlaufenden Verzahnung 26 befestigbar. Es werden nun zwei Schlitten 21 in Verschieberichtung hintereinander auf den Führungswellen 2 angeordnet und über eine Antriebseinheit 27 fest miteinander verbunden. Diese Antriebseinheit 27 weist ein zwischen den beiden Schlitten 21 angeordnetes, mittels einer quer zu den Führungswellen 2 angeordneten Welle 29 drehbeweglich gelagertes Zahnritzel 30 auf, das mit der an der unterstützungsprofilschiene 22 befestigten Zahnstange 25 in Eingriff steht. Auf der Wells 29, d.h. an beiden Enden, kann ein Motor (nicht dargestellt) angeflanscht werden, dessen Drehbewegung durch die erfindungsgemäße Anordnung in eine geführte Linearbewegung umgesetzt wird.

Mit den erfindungsgemäßen Ausgestaltungen werden somit folgende Vorteile gegenüber bekannten Linearführungen

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-9-erzielt:

1. Gleiche Tragzahlen für vertikal von oben und unten wirkende Kräfte,

2. bei der Einzelführung gemäß Fig. 1 nur zwei Schraubenreihen und bei der Doppelführung gemäß Fig.2 sogar nur eine Schraubenreihe gegenüber bisher vier Schraubenreihen zur Befestigung der Linearführung auf einer Arbeitsfläche,

3. bei der Doppelführung aufgrund einer einzigen Unterstützungsprofilschiene keine Montagefehler wie Unparallelität möglich, somit längere Lebensdauer,

4. Möglichkeit der Integration eines Antriebes,

5..kompakte, platzsparende Bauweise und

6. durch Verwendung von vier Kugelbüchsen in einem Schlitten sehr hohe Belastungsaufnahmen für aus allen Richtungen einwirkende Kräfte sowie Drehmomente.

Claims

Ansprüche:

1. Linearführung, bestehend aus mindestens einer vorzugsweise zylindrischen Führungswelle, die mit mindestens einer Unterstützungsprofilschiene parallel verlaufend verbunden, insbesondere verschraubt ist, und mindestens einem auf den Führungswellen linear beweglich geführten Schlitten, in denen hierzu zylinderförmige Kugelbüchsen angeordnet sind, wobei die Kugelbüchsen und die Schlitten im Verbindungsbereich zwischen der Unterstützungsprofilschiene und der Führungswelle parallel zu diesen angeordnete schlitzförmige Durchtrittsöffnungen für die Unterstützungsprofilschienen aufweisen, dadurch gekennzeichnet/ daß die Führungswellen (2) derart mit den UnterStützUrtgöprof!!schienen (3,22) verbünden sind, daß die Winkelhalbierende (13) des

Schlossbleiche 20· Postfach 130113· P'560OWuppßtlaiM. J ', '", ', Patentanwalt Df.-Ιπφ Üipl.-Ing. A, Sölf (München) Telefon (Ö202) 445096/451226 ■ Telefax j[02,q2jMftlÄ26.,,"„"„"„' Patentanwalt Dlpl.-Ing, CHf. Zapf (Wuppertal) Telex:859iSV3sö2:a

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üffnungswinkels (α. ) der schlitzförmigen Durchtrittsöffnung (11) der Kugelbüchsen (7) in einem spitzen Winkel ( /3 ) zur vertikalen Mittelebene (14) der Unterstützungsprofilschienen (3, 22) angeordnet ist.

2. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß der spitze Winkel ( "j5 ) derart bemessen ist, daß er zusammen mit den. halben Öffnungswinkel ( qC /2) der Kugelbüchsen (7) einen rechten Winkel ergibt.

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3. Linearführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Unterstützungsprofilschienen (3) im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt und längs einer seitlichen Oberkante einen Ansatzsteg (16) zur Auflage einer Führungswelle (2) aufweisen.

^

4. Linearführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Unterstützungsprofilschienen (22) im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, und längs beider seitlichen Oberkanten jeweils ein Ansatzsteg (16) zur Auflage einer Führungswelle (2) derart ausgebildet ist, daß die beiden Führungswellen (2) in symmetrischer Anordnung bezüglich der vertikalen Mittelebene (14) der Unterstützungsprofilschiene (22) befestigt sind.

5. Linearführung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ^: 30 gekennzeichnet, daß die Mittellinien (23) der Ansatzstege (16) der Unterstützungsprofil" schienen (3, 22) mit der Winkelhalbierenden (13) deä

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Öffnungswinkeis (ö6 ) der Durchtrittsöffnung (11) der Kugelbüchsen (7) zusammenfallen*

6. Linearführung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Unterstützungsprofilschienen (3, 22) vertikale Befestigungsbohrungen (24) aufweisen, deren Achsen auf der vertikalen Mittelebene (14) der Unterstützungsprofilschienen (3, 22) liegen.
10

7. Linearführung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungsprofilschienen (22) im Zwischenraum zwischen den beiden Führungswellen (2) eberte, horizontale Oberflächen (15) aufweisen, auf denen jeweils eine zu den Führungswellen (2) parallele Zahnstange (25) mit einer vertikal nach oben weisenden und quer zu den Führungswellen (2) verlaufenden Verzahnung (26) befestigbar ist.

8. Linearführung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schlitten (21) in Verschieberichtung hintereinander auf den Führungswellen (2) angeordnet und über eine Antriebseinheit (27) fest miteinander verbunden sind, wobei die Antriebseinheit (27) ein zwischen den beiden Schlitten (21) angeordnetes, mittels einer quer zu den Führungswellen (2) angeordneten Welle (29) drehbeweglich gelagertes und durch einen Motor 0 antreibbares Zahnritzel (30) aufweist _r das mit der an der Unterstutzungsprofilschiene (22) befestigten Zahnstange (25) in Eingriff steht.