DE9416301U1 - Linear guide - Google Patents
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Description
Beschreibung
LinearführungDescription
Linear guide
Die bekannten, als Kugelführungen ausgebildeten Linearführungen, bestehen aus einer Führungsbuchse mit zylindrischer Innen-Lauffläche, einer Führungswelle mit zylindrischer Außen-Lauffläche, sowie einer Vielzahl von Kugeln, die in einem rohrförmigen Kugelkäfig leicht beweglich gehalten sind. Die Kugeln rollen unter Vorspannung kraftschlüssig zwischen Führungsbuchse und Führungswelle, wobei unter dem Begriff "Vorspannung" die Differenz zwischen dem Maß über zwei gegenüberliegende, die Führungswelle berührenden Kugeln und dem Innendurchmesser der Führungsbuchse, verstanden wird. Die Vorspannung gewährleistet dabei insbesondere eine zumindest weitgehende Spielfreiheit der Linearführungen. Die bekannten Linearführungen ermöglichen Hubbewegungen, Drehbewegungen und überlagerte Hub-Drehbewegungen. Diese Linearführungen können daher als Kugellager ohne Axialbegrenzung oder als Längsfüh-0 rung ohne Verdrehsicherung angesehen werden.The well-known linear guides designed as ball guides consist of a guide bush with a cylindrical inner running surface, a guide shaft with a cylindrical outer running surface, and a large number of balls that are held in a tubular ball cage so that they can move easily. The balls roll under preload in a force-locking manner between the guide bush and the guide shaft, whereby the term "preload" is understood to mean the difference between the dimension between two opposing balls that touch the guide shaft and the inner diameter of the guide bush. The preload ensures that the linear guides are at least largely free of play. The well-known linear guides enable lifting movements, rotary movements and superimposed lifting-rotary movements. These linear guides can therefore be regarded as ball bearings without axial limitation or as longitudinal guides without anti-twist protection.
Es sind auch bereits für reine Hubbewegungen vorgesehene Linearführungen bekannt, die zusätzlich mit einer Verdrehsicherung ausgerüstet sind. Die Verdrehsicherung soll dabei stets 5 gleichbleibende Drehlagen oder aber gemeinsame Drehungen von Führungsbuchse und Führungswelle um genau definierte Drehwinkel ermöglichen. Die Verdrehsicherung ist dabei durch in Führungsbuchse und Führungswelle eingebrachte und paarweise einander zugeordnete Längsnuten gebildet, zwischen denen die Kugeln unter Vorspannung kraftschlüssig rollen.Linear guides intended for pure lifting movements are also known, and are additionally equipped with an anti-twisting device. The anti-twisting device should always enable 5 constant rotational positions or joint rotations of the guide bush and guide shaft by precisely defined angles of rotation. The anti-twisting device is formed by longitudinal grooves in the guide bush and guide shaft and assigned to each other in pairs, between which the balls roll force-lockingly under pre-tension.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Linearführung für spielfreie, gegen Verdrehung gesicherte Hubbewegungen zu schaffen, bei welcher die Verdrehsicherung mit geringem Aufwand und ohne merkliche Beeinträchtigung der Leichtgängigkeit realisiert werden kann.The invention specified in claim 1 is based on the problem of creating a linear guide for play-free lifting movements that are secured against rotation, in which the anti-rotation device can be implemented with little effort and without noticeably impairing the smooth running.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für eine funktionssichere Verdrehsicherung nur drei oder mehrere Außen-Laufflächen auf der Führungswelle erforderliche sind, die zwischen sich und der unverändert zylindrischen Innen-Lauffläche der Führungsbuchse, die unter Vorspannung eingebrachten Kugeln aufnehmen. Voraussetzung ist dabei lediglich, daß die Außen-Laufflächen derart geformt sind, daß sich bei einer Relativdrehung von Führungsbuchse und Führungswelle die Vorspannung erhöht. Diese Voraussetzung ist beispielsweise bereits durch Außen-Laufflachen in Form von Abflachungen der Führungswelle erfüllt. Bei einer versuchten Verdrehung von Führungsbuchse und Führungswelle, bewirkt der rasche Anstieg der Vorspannung ein Verkeilen und Blockieren der Teile. Durch das Abrollen der Kugeln auf der rein zylindrischen Innen-Lauffläche der Führungsbuchse, ergibt sich ansonsten eine höhere Leichtgängigkeit, als bei den bekannten, gegen Verdrehung gesicherten Linearführungen.The invention is based on the knowledge that for a functionally reliable anti-twisting device, only three or more external running surfaces on the guide shaft are required, which accommodate the balls inserted under preload between them and the unchanged cylindrical internal running surface of the guide bush. The only requirement is that the external running surfaces are shaped in such a way that the preload increases with a relative rotation of the guide bush and guide shaft. This requirement is already met, for example, by external running surfaces in the form of flattened areas on the guide shaft. If an attempt is made to rotate the guide bush and guide shaft, the rapid increase in the preload causes the parts to jam and become blocked. The rolling of the balls on the purely cylindrical internal running surface of the guide bush results in greater ease of movement than with the known linear guides that are secured against rotation.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den An-Sprüchen 2 bis 5 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in claims 2 to 5.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 ermöglicht eine unverlierbare und örtliche genaue definiere Halterung der Kugeln, wobei jedoch die leichte Beweglichkeit der Kugeln erhalten bleibt.The design according to claim 2 enables a captive and precisely defined location of the balls, while however, the easy mobility of the balls is retained.
Die Weiterbildung nach Anspruch 3 betrifft die Bildung der Außen-Laufflächen durch Nuten, die im Hinblick auf die geforderte Spielfreiheit gegenüber anderen Formen, wie z.B. Abflachungen, bevorzugt wird.The further development according to claim 3 relates to the formation of the outer running surfaces by means of grooves, which is preferred over other forms, such as flattenings, in view of the required freedom from play.
Gemäß Anspruch 4 besitzen die Nuten einen Öffnungswinkel von mindestens 120°. Hierdurch wird bei einer Relativdrehung von Führungsbuchse und Führungswelle die Vorspannung und damit die für die Verdrehsicherung erforderliche Reibung weiter erhöht. Optimale Bedingungen für die Verdrehsicherung werdenAccording to claim 4, the grooves have an opening angle of at least 120°. This further increases the preload and thus the friction required for the anti-twisting mechanism when the guide bush and guide shaft rotate relative to one another. Optimal conditions for the anti-twisting mechanism are
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gemäß Anspruch 5 bei Öffnungswinkeln der Nuten zwischen 150° und 170° erreicht.according to claim 5 with opening angles of the grooves between 150° and 170°.
Der Anspruch 6 betrifft den Einsatz einer nach den Ansprüchen 1 bis 5 ausgebildeten Linearführung bei der automatischen Bestückung von Leiterplatten oder Keramiksubstraten mit SMD-Bausteinen. Der Bestückkopf eines SMD-Bestückautomaten trägt eine vertikal bewegbare Saugpipette, welche die SMD-Bausteine aus einem Zuführmodul aufnimmt, zu der Leiterplatte oder dem Keramiksubstrat transportiert und dort in einer vorgegebenen Bestückposition absetzt. Die Saugpipette wird nun in der Führungsbuchse der Linearführung in vertikaler Richtung verstellbar aufgenommen, während die Führungswelle als Hohlwelle ausgebildet ist und damit den Anschluß der Saugpipette an eine Vakuumquelle ermöglicht. Beim Positionieren der SMD-Bausteine kann die Saugpipette über die Hohlwelle aber auch kurzfristig an eine Druckluftquelle angeschlossen werden.Claim 6 relates to the use of a linear guide designed according to claims 1 to 5 in the automatic assembly of circuit boards or ceramic substrates with SMD components. The assembly head of an SMD assembly machine carries a vertically movable suction pipette, which picks up the SMD components from a feed module, transports them to the circuit board or the ceramic substrate and places them there in a predetermined assembly position. The suction pipette is now accommodated in the guide bushing of the linear guide so that it can be adjusted vertically, while the guide shaft is designed as a hollow shaft and thus enables the suction pipette to be connected to a vacuum source. When positioning the SMD components, the suction pipette can also be connected to a compressed air source for a short time via the hollow shaft.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.
Es zeigenShow it
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Linearführung, 25Figure 1 shows a longitudinal section through a linear guide, 25
Figur 2 eine stirnseitige Draufsicht auf die Linearführung gemäß Figur 1,Figure 2 is a frontal plan view of the linear guide according to Figure 1,
Figur 3 einen Querschnitt durch die Führungswelle der in den 0 Figuren 1 und 2 dargestellten Linearführung undFigure 3 shows a cross section through the guide shaft of the linear guide shown in Figures 1 and 2 and
Figur 4 die Anordnung einer Saugpipette auf der Führungsbuchse der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Linearführung
.
35Figure 4 shows the arrangement of a suction pipette on the guide bushing of the linear guide shown in Figures 1 and 2.
35
Die in Figur 1 dargestellte Linearführung besteht aus einer Führungsbuchse FB mit zylindrischer Innen-Lauffläche IL, ei-The linear guide shown in Figure 1 consists of a guide bush FB with a cylindrical inner running surface IL, a
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ner hohlzylindrischen Führungswelle FW mit insgesamt· vier anhand der Figuren 2 und 3 noch näher zu erläuternden nutenförmigen Außen-Laufflächen AL, sowie insgesamt sechzehn Kugeln K, die in einem rohrförmigen Kugelkäfig KK leicht beweglieh gehalten sind. Aus den Figuren 2 und 3 ist ersichtlich, daß die vier, sich in Längsrichtung der Führungswelle FW erstreckenden Außen-Laufflächen AL durch in die Außenfläche der Führungswelle FW in gleichmäßiger Umfangsteilung eingebrachte flache Nuten gebildet sind. Die Öffnungswinkel &agr; dieser Nuten betragen jeweils 160°.a hollow cylindrical guide shaft FW with a total of four groove-shaped outer running surfaces AL, which will be explained in more detail with reference to Figures 2 and 3, and a total of sixteen balls K, which are held in a tubular ball cage KK so that they can move easily. From Figures 2 and 3 it can be seen that the four outer running surfaces AL extending in the longitudinal direction of the guide shaft FW are formed by flat grooves made in the outer surface of the guide shaft FW with a uniform circumferential pitch. The opening angle α of these grooves is 160° in each case.
Die Kugeln K rollen unter Vorspannung kraftschlüssig zwischen der zylindrischen Innen-Lauffläche IL der Führungsbuchse FB und den durch Nuten gebildeten Außen-Laufflachen AL der Führungswelle FW. Die Vorspannung wird dabei dadurch erzeugt, daß das aus Figur 3 ersichtliche Maß über zwei gegenüberliegende, die zugeordneten Innen-Laufflächen IL der Führungswelle FW berührende Kugeln K geringfügig größer ist, als der Innendurchmesser der Führungsbuchse FB. Durch diese Vorspannung ist eine zumindest weitgehende Spielfreiheit der Linearführung gewährleistet. Andererseits steigt die Vorspannung bei einer versuchten Relativdrehung von Führungsbuchse FB und Führungswelle FW rasch an und bewirkt durch die damit ebenfalls rasch ansteigende Reibung eine Sicherung gegen Verdre-5 hung.The balls K roll under pre-tension in a force-locking manner between the cylindrical inner running surface IL of the guide bush FB and the outer running surfaces AL of the guide shaft FW, which are formed by grooves. The pre-tension is generated by the fact that the dimension shown in Figure 3 over two opposing balls K, which touch the associated inner running surfaces IL of the guide shaft FW, is slightly larger than the inner diameter of the guide bush FB. This pre-tension ensures that the linear guide is at least largely free of play. On the other hand, the pre-tension increases rapidly when an attempt is made to rotate the guide bush FB and the guide shaft FW relative to one another, and the friction that also increases rapidly as a result ensures that they do not twist.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Linearführung ist zum Einsatz in dem Bestückkopf eines SMD-Bestückautomaten bestimmt. Hierzu ist gemäß Figur 1 ein Ende der Führungswelle FW mit einem Halteteil HT verbunden, der über eine V-förmige Nut N nach Art einer Schnappverbindung im Bestückkopf befestigt ist. Im Bereich des Halteteils HT befindet sich auch eine seitliche Öffnung O, welche die Verbindung des Innenraums der hohlzylindrischen Führungswelle FW mit einer in Figur 1 lediglich angedeuteten Vakuumquelle VQ ermöglicht.The linear guide shown in Figures 1 to 3 is intended for use in the placement head of an SMD placement machine. For this purpose, according to Figure 1, one end of the guide shaft FW is connected to a holding part HT, which is fastened in the placement head via a V-shaped groove N in the manner of a snap connection. In the area of the holding part HT there is also a lateral opening O, which enables the connection of the interior of the hollow cylindrical guide shaft FW to a vacuum source VQ, which is only indicated in Figure 1.
Die Führungsbuchse FB kann auf der im Bestückkopf befestigten Führungswelle FW eine spielfreie, gegen Verdrehung gesicherteThe guide bush FB can be mounted on the guide shaft FW in the placement head to form a play-free, anti-twisting
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Hubbewegung ausführen, die in Figur 1 durch einen Doppelpfeil H angedeutet ist.Perform the lifting movement indicated by a double arrow H in Figure 1.
Aus dem in Figur 4 dargestellten halbseitigen Längsschnitt ist ersichtlich, daß auf das vordere Ende der Führungsbuchse FB eine Saugpipette SP aufgesetzt ist. Die Saugpipette SP kann dann bei einem Anschluß der Führungswelle FW an die Vakuumquelle VQ {vergleiche Figur 1) einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten SMD-Baustein aufnehmen. Zur Abdichtung nach außen ist ein elastischer Dichtring DR vorgesehen, der an der Innenwandung der Saugpipette SP und an der Stirnfläche eines Winkelringes WR anliegt. Der in der Führungswelle FW befestigte Winkelring WR dient gleichzeitig auch als Endanschlag für die Führungsbuchse FB. In der anderen Ri-chtung kann sich die Führungsbuchse FB gegen die Kraft einer Druckfeder DF bewegen und die aus Figur 1 ersichtliche Hubbewegung H ausführen. Die Saugpipette SP kann damit beim Absetzen eines SMD-Bausteins auf eine Leiterplatte oder ein Keramiksubstrat einfedern.From the half-side longitudinal section shown in Figure 4, it can be seen that a suction pipette SP is placed on the front end of the guide bushing FB. The suction pipette SP can then pick up an SMD component not shown in detail in the drawing when the guide shaft FW is connected to the vacuum source VQ (see Figure 1). An elastic sealing ring DR is provided for sealing to the outside, which rests on the inner wall of the suction pipette SP and on the front face of an angle ring WR. The angle ring WR attached to the guide shaft FW also serves as an end stop for the guide bushing FB. In the other direction, the guide bushing FB can move against the force of a compression spring DF and carry out the lifting movement H shown in Figure 1. The suction pipette SP can therefore spring in when an SMD component is placed on a circuit board or a ceramic substrate.
Die richtige Drehlage eines auf eine Leiterplatte oder auf ein Keramiksubstrat abzusetzenden SMD-Bausteins kann durch eine entsprechende Drehung der Führungswelle FW bewirkt werden. Voraussetzung für die Positionierung des SMD-Bausteins in der richtigen Winkellage ist dabei aber die anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebene Verdrehsicherung der Linearführung. The correct rotational position of an SMD component to be placed on a circuit board or a ceramic substrate can be achieved by a corresponding rotation of the guide shaft FW. The prerequisite for positioning the SMD component in the correct angular position is the anti-twisting device of the linear guide as described in Figures 1 to 3.
Claims (7)
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