DE9421978U1 - Linearbewegungsführung - Google Patents

Description

Beschreibung Linearbewegungsführung

Die Erfindung betrifft eine Linearbewegungsführung mit einer Führungsschiene und einem im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen, die Führungsschiene umgreifenden Schlitten, welcher mit Roll- oder Wälzelementen zur Abstützung an der Führungsschiene versehen ist, wobei die Führungsschiene mit abdeckbaren Durchgangsöffnungen für Befestigungselemente zur Anbringung der Führungsschiene an einem Träger versehen ist, die in einer vom Träger abgewandten Oberfläche der Führungsschiene ausmünden und die im Bewegungsbereich des Schlittens angeordnet sind.

Linearbewegungsführungen werden standardmäßig zur Linearführung von Bauteilen mit hoher Präzision eingesetzt, wie z. B. zur Führung von Maschinenbaugruppen an Werkzeugmaschinen oder zur Bewegung von Meßköpfen. Linearbewegungsführungen werden auch in Umgebungen mit hohem Verschmutzungsgrad eingesetzt. Um hierbei zu vermeiden, daß die im Schlitten angeordneten Roll- oder Wälzelemente verschmutzen, was zu erhöhtem Verschleiß sowie u.U. zum Verlust der Führungspräzision führen würde, sind Maßnahmen getroffen, um ein Eindringen von Schmutz oder Staub in das Schlitteninnere zu verhindern. Häufig werden hierzu an den beiden zur Laufrichtung senkrechten Stirnflächen des Schlittens Lippendichtungen vorgesehen, die entlang der Oberfläche der Führungsschiene sowie der Seitenflächen der Führungsschiene gleiten, um Staub- oder Schmutzpartikel von der jeweiligen Fläche abzustreifen.

Zur Befestigung der Führungsschiene einer üblichen Linearbewegungs führung ist die Führungsschiene mit Durchgangsöffnungen für entsprechende Befestigungselemente zur Anbringung der Führungsschiene an einem Träger versehen. Die Durchgangsöffnung kann beispielsweise abgestuft sein zur Aufnahme einer Befestigungsschraube mit Schraubenkopf. Da sich zwischen der Oberseite des Schraubenkopfs und der

Oberfläche der Führungsschiene Staub und Schmutz ansammeln kann, der u.U. in den Innenraum des Führungsschlittens geraten kann, wenn dieser gerade die Durchgangsöffnung überquert, ist es bei einer gattungsgemäßen Linearbewegungsführung aus der DE 38 12 505 Al bekannt, die Durchgangsöffnungen an der Oberfläche abzudecken, und zwar mit Hilfe einer streifenförmigen Platte, die in eine dem Plattenquerschnitt entsprechende Längsnut an der Oberseite der Führungsschiene eingesetzt ist und die durch Niederhalteblocks an beiden Plattenenden an der Führungsschiene festgeschraubt ist. Hierzu durchsetzt eine entsprechende Befestigungsschraube eine zugeordnete Durchgangsöffnung der Platte, bevor sie in ein entsprechendes Gewinde der Führungsschiene eindringt.

Eine andere Art der Abdeckung ist in der DE 38 12 505 Al als bekannt angegeben, bei der die Längsnut durchgehend ausgebildet ist und mit einem Profil versehen ist, um die von einem Ende der Führungsschiene in die Längsnut eingesetzte Platte in der Längsnut zu halten. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß bei großem Gleitwiderstand der Abstreifdichtung die Platte u.U. in Längsrichtung der Führungsschiene mitgenommen wird. Bei beiden bekannten Linearbewegungs führungen ist nicht nur der relativ hohe Bauaufwand aufgrund der in die Führungsschiene einzuarbeitenden Längsnut von Nachteil, sondern die praktisch unvermeidliche Ausbildung einer kleinen Stufe oder eines schmalen Spaltes zwischen den Längsrändern der Platte und den Kanten zwischen der Oberfläche und den Nutseitenflächen. An dieser kantigen Stufe bzw. den kantigen Rändern des Spaltes mit u.U. variierender Spaltb.reite längs der Führungsschiene gleitet die Abstreifdichtung entlang, und zwar in der Regel unter relativ hohem Anpreßdruck, um sicherzustellen, daß die besonders schmutzanfällige Oberseite der Führungsschiene zuverlässig abgestriffen wird. Dennoch ist nicht stets sichergestellt, daß Schmutzteilchen im Kantenbereich bzw. Spaltbereich nicht in das Innere des Schlittens gelangen.

Ferner ist es bekannt (Prospekt INA Lineartechnik oHG, datiert 04.06.1991, Seiten 4 und 5), die Durchgangsöffnungen mit einzelnen Verschlußkappen abzudecken, was bei einer entsprechenden Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufwendig ist. Auch kann sich in dem praktisch unvermeidlichen Ringspalt zwischen der jeweiligen Verschlußkappe und dem Rand der Durchgangsöffnung Schmutz halten; die den Ringspalt begrenzenden Kanten von Verschlußkappe und Durchgangsöffnungsrand führen zu erhöhtem Verschleiß der Lippendichtung des Schlittens. Alternativ hierzu können die Durchgangsöffnungen auch mit Hilfe eines Metallklebebands aus einem dünnen Federstahlband mit einseitig aufgetragenem Klebefilm und mit an die Oberseite der Führungsschiene angepaßter Länge und Breite verschlossen werden. Selbst wenn das Metallklebeband mit äußerster Sorgfalt aufgeklebt wird, besteht bei exakt an die Breite der Oberseite der Führungsschiene angepaßten Metallklebeband die Gefahr, daß dieses stellenweise über den einen oder anderen Rand der Oberseite vorsteht und dort die Lippendichtung beschädigt. Wird sicherheitshalber ein schmäleres Federstahlband eingesetzt, so ergibt sich an den Oberseitenrändern jeweils eine Stufe mit Stufenhöhe entsprechend der Dicke von Federstahlband zuzüglich Klebeschicht. Dort kann sich wiederum Schmutz ablagern. Bei nicht exakt geradliniger Verlegung des Metallklebebands können wellenartige Verwerfungen auftreten, die die Funktion beeinträchtigen. Auch ist fraglich, ob die Klebeverbindung unter extremen Betriebsbedingungen, wie diese z. B. bei Werkzeugmaschinen auftreten, ausreichende Langzeitstandfestigkeit aufweist.

U-Profile für verschiedene Einsatzzwecke sind bekannt, wie z. B. Kunststoff-Sockelprofile zur Verstärkung von Holzleisten (Georg Wurster: "Der Große Häfele"; 1971; Nagold, Seite 7.32) oder Stahlblech- und Kunststoffprofile als Kanal-Unterteile und Kanal-Deckel von Elektro-Installationskanälen (Prospekt Lanz Oensingen AG, Druckvermerk 0691-2000; Tehalit-Katalog 1992, Seiten 26 und 28; Hösel, Alfred, "Die neuzeitliche und vorschriftsmäßige Elektroinstallation",

8. Auflage, Hüthig, Heidelberg 1977, Seiten 168-171). Dabei decken die U-Profile entweder einen durchgehend massiven Träger oder einen durchgehenden Hohlraum ab; auf höhere Präzision kommt es dabei nicht an. Der Fachmann auf dem Gebiet der hochpräsisen Führungsschienen, wie diese z. B. bei Werkzeugmaschinen oder Meßgeräten eingesetzt werden, wird sich für die Lösung des Problems der Reduzierung der Verschmutzungsgefahr des Schlitteninneren keine Anregungen auf dem Gebiet der Sockelprofile bzw. der Installationskanäle erwarten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearbewegungsführung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche bei einfacher Herstellbarkeit und Montage die Gefahr des Eindringens von Staub- und Schmutzpartikeln in den Schlitten zuverlässig verringert.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein auf die Führungsschiene aufgeschobenes oder aufgeschnapptes, aus federndem Bandmaterial gebildetes Abdeckband vorgesehen ist aus einem die Oberseite der Führungsschiene über ihre gesamte, zur Führungsschienenlängsrichtung senkrechte Breite bedeckenden Mittelabschnitt und zwei nach innen abgewinkelten, zur Führungsschienenlängsrichtung parallelen Randabschnitten zum Eingriff in je eine Hinterschneidung in den beiden an die Oberseite der Führungsschiene in Breitenrichtung folgenden Seitenflächen der Führungsschiene im Kantenbereich zwischen Oberseite und Seitenfläche.

Das Abdeckband bedeckt erfindungsgemäß die gesamte Oberseite der Führungsschiene, so daß sich für die Lippendichtung am Schlitten eine durchgehend glatte, ebene Oberseite der Führungsschiene ergibt, und Staub- oder Schmutzpartikel oder gar Werkstückspäne beim Einsatz der Linearbewegungsführung an einer Bearbeitungsmaschine sich an der Oberseite nicht festsetzen können und somit zuverlässig durch die Lippendichtung abgestriffen werden. Von Vorteil ist, daß in der Oberseite der Führungsschiene keine Längsnut einzuar-

beiten ist. Aufgrund des unter Federvorspannung stehenden Eingriffs der Randabschnitte des Bandmaterials in die jeweilige Hinterschneidung an der Seite der Führungsschiene ergibt sich ein zuverlässiger Zusammenhalt von Abdeckband und Führungsschiene. Die Montage ist besonders erleichtert. Hierzu ist das Abdeckband lediglich in schräger Stellung mit einem Randabschnitt in die entsprechende Hinterschneidung einzusetzen und dann auf die Oberseite der Führungsschiene hin zu kippen, bis der andere Randabschnitt in die entsprechende Hinterschneidung einfedert. Zumindest bei relativ kurzen Führungsschienen kann das Abdeckband auch auf die Führungsschiene aufgeschoben werden.

Um zuverlässig für ausreichende Andruckkraft der Randabschnitte auch bei gewissen Fertigungstoleranzen, insbesondere bei der Herstellung des Abdeckbands, zu sorgen, wird vorgeschlagen, daß eine Anlagefläche der Hinterschneidung zur Anlage am jeweiligen Randabschnitt mit der Oberfläche einen Hinterschneidungswinkel bildet, der größer ist als ein zwischen dem Mittelabschnitt und dem Randabschnitt gebildeter Abknickwinkel. Aufgrund dieser Maßnahme liegen die äußeren Ränder der Randabschnitte stets zuverlässig unter der gewünschten Federkraft an der Anlagefläche der Hinterschneidung an.

Hierbei ist von Vorteil, wenn der Hinterschneidungswinkel ca. 3 bis 10°, vorzugsweise ca. 5° größer ist als der Abknickwinkel. Als besonders günstig hat sich herausgestellt, wenn der Abknickwinkel etwa 65 bis 75°, vorzugsweise etwa 70°, beträgt.

Um das Aufschnappen des Abdeckbands zu erleichtern, wird vorgeschlagen, daß die Kante zwischen Oberfläche und Anlagefläche abgerundet ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Abdeckband aus gehärteten Federband besteht. Das gehärtete Federband zeichnet sich

durch hohe Verschleiß- und Temperaturbeständigkeit aus. Auch ist ein Nachlassen der Federkraft nicht zu befürchten. Auch besteht die Möglichkeit, ein ziemlich dünnes Federband mit einer Dicke von 0,1 bis 0,2, vorzugsweise etwa 0,15 mm, einzusetzen, so daß ein Umrüsten einer Linearbewegungsführung durch Verwenden des Abdeckbands im allgemeinen keine sonstigen Änderungen, insbesondere der Lippendichtung, erfordert. Die äußeren Ränder der beiden Randabschnitte bilden mit der Anlagefläche eine entsprechende Stufe mit einer der Abdeckbanddicke entsprechenden Stufenhöhe. Da die Stufe jedoch nicht an der schmutzexponierten Oberseite der Führungsschiene liegt, sondern an den Seiten der Führungsschiene, noch dazu geschützt in der jeweiligen Hinterschneidung, besteht nicht die Gefahr, daß sich hier Staub- oder Schmutzpartikel ansammeln, die dann u.U. in das Schlitteninnere eindringen könnten.

Die Erfindung betrifft auch ein Führungsschienen-Abdeckband für eine Linearbewegungsführung, wie dies in den Ansprüchen 8 bis 10 angegeben ist.

Die Erfindung wird im folgenden an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer an einem Träger montierten Führungsschiene im Bereich einer Befestigungsschraube bei der Montage des Abdeckbands;

Fig. 2 die Anordnung entsprechend Fig. 1 nach Montage des Abdeckbands;

Fig. 3 das Detail A in Fig. 2 mit vergrößertem Maßstab; und

Fig. 4 eine vereinfachte isometrische Gesamtansicht einer Linearbewegungsführung mit Abdeckband auf der Führungsschiene.

Die in Fig. 4 insgesamt dargestellte Linearbewegungsführung 10 besteht aus einer Führungsschiene 12 und einem längs der Führungsschiene 12 beweglich gelagerten Schlitten 14. Die Führungsschiene 12 ist an einem in den Fig. 1 und 2 angedeuteten Träger 16, z. B. Maschinenrahmen, mit Hilfe wenigstens zweier Befestigungsschrauben 18 im Bereich der beiden Führungsschienenenden befestigbar. Am Führungsschlitten ist das linear zu bewegende Teil, beispielsweise Werkzeugträger oder Meßgerätekopf, befestigbar, beispielsweise mit Hilfe von Befestigungsschrauben, die in an der Oberseite des Schlittens 14 ausmündende Gewindebohrungen 22 einschraubbar sind. Der Schlitten 14 stützt sich in üblicher Weise über Roll- und Wälzelemente an der Schiene 12 ab. In Fig. 2 sind zwei geschlossene KugelUmlaufbahnen 24a und 24b angedeutet mit Kugeln 26, die sich an zwei nach innen geneigten Rollflächen 28a und 28b jeweils an beiden Führungsschienen-Längsseiten 3 0 abrollend abstützen. In Fig. 2 ist links mit unterbrochenen Linien die entsprechende Ausgestaltung des Schlittens angedeutet. Die rechte Hälfte ist dementsprechend ergänzt zu denken.

Anstelle von Kugeln können auch andere Wälzkörper eingesetzt werden.

Zur Aufnahme der bereits erwähnten Befestigungsschrauben ist die Führungsschiene 12 jeweils mit einer entsprechenden, abgestuften Durchgangsöffnung 32 versehen, die in der dem Träger 16 gegenüberliegenden Oberseite 34 der Führungsschiene 12 ausmündet, unter Bildung einer relativ scharfen kreisringförmigen Kante 36. Je nach Art der Belastung und Länge der Führungsschiene 12 können zwischen den Führungsschienenenden auch weitere Schraubbefestigungen erforderlich sein mit entsprechenden Durchgangsöffnungen 32 in der Führungsschiene 12.

Häufig wird der vom im Querschnitt U-förmigen Schlitten 14 umgrenzte und größtenteils durch die Führungsschiene 12 ausgefüllte Innenraum I des Schlittens 14 durch eine dem

Umriß der Führungsschiene 12 im wesentlichen folgende Lippendichtung 3 8 an beiden Stirnseiten 41 des Schlittens 14 abgedichtet. Auf diese Weise soll das Eindringen von Stauboder Schmutzpartikeln oder von Werkstückspänen in den Innenraum I und damit in den Bereich der Kugeln 26 verhindert werden. Zumindest bei denjenigen Durchgangsöffnungen 32, die während des Betriebs vom Schlitten 14 überfahren werden, besteht an sich die Gefahr, daß in diese Durchgangsöffnungen 32 (oberhalb der Köpfe 18a der Befestigungsschrauben) angesammelter Staub, Schmutz oder Werkstückspäne bei der Schlittenüberfahrt in den Schlitteninnenraum I eindringen. Auch führt das Abfahren der Kante 3 6 durch die Lippendichtung zu einer erhöhten Beanspruchung der Dichtung.

Um dem abzuhelfen, wird ein aus federndem Bandmaterial, nämlich gehärtetem Federband, bestehendes Abdeckband 40 auf die Oberseite 34 der Führungsschiene 12 aufgeschnappt. Hierzu besteht das Abdeckband 4 0 aus einem ebenen Mittelabschnitt 42 mit einer die entsprechende Breite der ebenen Oberfläche 34a der Oberseite 34 geringfügig übersteigenden Breite b sowie aus zwei Randabschnitten 44a und 44b. Die Randabschnitte 44a, 44b sind jeweils nach unten und aufeinander zu abgewinkelt mit einem Abknickwinkel &agr; (Fig. 3), der kleiner als 90° ist und etwa 65 bis 75°, am besten etwa 70°, beträgt.

Im montierten Zustand gemäß Fig. 2 und Fig. 3 unten, liegt der jeweilige Randabschnitt 44b an einer Anlagefläche 46 einer Hinterschneidung 48 unterhalb der jeweiligen Seitenkante 5 0 der Führungsschiene 12 zwischen Oberseite 34 und Längsseite 30. Die Anlagefläche 46 bildet zusammen mit der ebenen Oberseite 34a einen ebenfalls 90° unterschreitenden Hinterschneidungswinkel ß. Dieser ist ca. 3 bis 10°, am besten ca. 5°, größer als der Abknickwinkel a, also etwa 75°.

An die Anlagefläche 46 in Richtung weg von der Oberfläche 34a schließt sich eine weitere Schrägfläche 51 an, die mit der Anlagefläche 46 einen 90° übersteigenden Winkel (ß + &ggr;) von am besten etwa 120° bildet. Da die Anlagefläche 46 für den jeweiligen Randabschnitt 44a oder 44b an der im allgemeinen zum Träger 16 hin senkrecht abfallenden Längsseite 3 0 der Führungsschiene 12 ausgebildet ist und noch dazu aufgrund des Winkels &agr; von weniger als 90°, von oben gesehen, nach unten und einwärts abfällt und somit eine Art Hinterschneidung bildet, können sich an der Arilageflache 46 keine Schmutz- oder Staubpartikel oder gar Werkstückspäne anlagern.

Die Montage des Abdeckbands 40 kann zumindest bei geringer Führungsschienenlänge dadurch erfolgen, daß man das Abdeckband 40 an einem Führungsschienenende ansetzt und auf die Führungsschiene aufschiebt unter ständigem Eingriff der beiden Randabschnitte 44a und 44b in die jeweilige Hinterschneidung 48.

Besonders einfach und zudem unabhängig von der Führungsschienenlänge ist die Montageart, wie diese in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist. Hierbei wird das Abdeckband schräg auf die Führungsschiene 12 aufgesetzt und beispielsweise der in den Fig. 1 und 2 linke Randabschnitt 44a in die zugehörige Hinterschneidung 48 eingesetzt. Anschließend wird das Abdeckband auf die Oberseite 34 der Führungsschiene 12 heruntergeklappt (Pfeil A in Fig. 1), bis auch der rechte Randabschnitt 44b in die entsprechende Hinterschneidung 48 einrastet. Erleichtert wird dies durch die in Fig. 3 dargestellte relativ starke Abrundung der Kante 50 zwischen der ebenen Oberfläche 34a und der Anlagefläche 46. Da der Abknickwinkel &agr; des noch nicht montierten Bandes kleiner als der Hinterschneidungswinkel ist, ergibt sich nach der Montage des Abdeckbandes 4 0 ein federnder Andruck des äußeren Randes 60 des Randabschnitts 44b an der Anlagefläche 46 auch bei gewissen Fertigungsungenauigkeiten.

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Das Abdeckband 40 trägt kaum auf, insbesondere bedarf es keiner Formanpassung der Lippendichtung 38, da die Dicke c des Abdeckbands 40 lediglich 0,1 bis 0,2 mm, am besten etwa 0,15 mm, beträgt.

Claims (10)

Ansprüche

1. Linearbewegungsführung (10) mit einer Führungsschiene (12) und einem im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen, die Führungsschiene (12) umgreifenden Schlitten (14), welcher mit Roll- oder Wälzelementen (26) zur Abstützung an der Führungsschiene (12) versehen ist, wobei die Führungsschiene (12) mit abdeckbaren Durchgangsöffnungen (32) für Befestigungselemente (18) zur Anbringung der Führungsschiene (12) an einem Träger versehen ist, die in einer vom Träger (16) abgewandten Oberseite (34a) der Führungsschiene (12) ausmünden und die im Bewegungsbereich des Schlittens (14) angeordnet sind,

gekennzeichnet durch ein auf die Führungsschiene (12) aufgeschobenes oder aufgeschnapptes, aus federndem Bandmaterial gebildetes Abdeckband (40) aus einem die Oberseite (34a) der Führungsschiene (12) über ihre gesamte, zur Führungsschienenlängsrichtung senkrechte Breite bedeckenden Mittelabschnitt (42) und zwei nach innen abgewinkelten zur Führungsschienenlängsrichtung parallelen Randabschnitten (44a, 44b) zum Eingriff in je eine Hinterschneidung (48) in den beiden an die Oberseite (34a) der Führungsschiene (12) in Breitenrichtung folgenden Seitenflächen (30) der Führungsschiene (12) im Kantenbereich zwischen Oberseite (34a) und Seitenfläche (30).

2. Linearbewegungsführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anlagefläche (46) der Hinterschneidung (48) zur Anlage am jeweiligen Randabschnitt (44a, 44b) mit der Oberfläche (34a) einen Hinterschneidungswinkel (ß) bildet, der größer ist als ein zwischen dem Mittelabschnitt (42) und dem Randabschnitt (44a, 44b) des freien Abdeckbandes (40) gebildeter Abknickwinkel (a) .

3. Linearbewegungsführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterschneidungswinkel (ß) ca. 3 bis 10°, vorzugsweise ca. 5°, größer ist als der Abknickwinkel (&agr;) .

4. Linearbewegungsführung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abknickwinkel (cn) etwa 65 bis 70°, vorzugsweise etwa 70°, beträgt.

5. Linearbewegungsführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (50) zwischen Oberfläche (34a) und Anlagefläche (46) abgerundet ist.

6. Linearbewegungsführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckband

(40) aus gehärtetem Federband besteht.

7. Linearbewegungsführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckband (40) eine Dicke (c) von 0,1 bis 0,2 mm, vorzugsweise etwa 0,15 mm, aufweist.

8. Führungsschienen-Abdeckband (40) aus federndem Metallbandmaterial zum Aufschieben oder Aufschnappen auf eine Führungsschiene (12) einer Linearbewegungsführung (10) mit einem im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen, die Führungsschiene (12) umgreifenden Schlitten (14) zur Abdeckung von Durchgangsöffnungen (32) in einer von einem Träger (16) abgewandten Oberseite (34a) der Führungsschiene (12) für Befestigungselemente (18) zur Anbringung der Führungsschiene (12) am Träger (16), wobei das Abdeckband (40) aus einem ebenen Mittelabschnitt (42) und zwei aufeinander zulaufend abgewinkelten Randabschnitten (44a, 44b) an einander gegenüberliegenden Rändern des Mittelabschnitts (44a, 44b) mit einem Abknickwinkel (a) jeweils kleiner als 90° gebildet ist.

9. Führungsschienen-Abdeckband nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckband aus gehärtetem Federband besteht.

10. Führungsschienen-Abdeckband nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckband (40) eine Dicke (c) von 0,1 mm bis 0,2 mm, vorzugsweise etwa 0,15 mm, aufweist .

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