DE102004050818A1

DE102004050818A1 - Linearführung mit einem Zylinderrollenmodul

Info

Publication number: DE102004050818A1
Application number: DE102004050818A
Authority: DE
Inventors: Scotte Chen; Yu-Wen Tsai
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2024-10-20
Also published as: DE102004050818B4

Abstract

Linearführung mit einem Zylinderrollenmodul, die aus einer Gleitschiene (10), einem Gleitwagen (20), einem Zylinderrollenmodul (50), einem Umlaufmodul und zwei Endabschnitten (40) zusammengesetzt ist, wobei das Umlaufmodul zwei in gewissem Winkel stehende Halbumlaufmodule (30) umfasst, von denen jedes aus zwei im Wesentlichen U-förmig ausgebildeten Halbumlaufabschnitten (30a, 30b) aufgebaut ist, und wobei der Halbumlaufabschnitt (30a, 30b) ein Umlenkstück (33a bzw. 33b), eine Stützstange (31a bzw. 31b) und ein Rücklaufhalbrohr (32a bzw. 32b) aufweist, die drei einstückig miteinander verbunden sind, was für eine sich X-förmig kreuzende Rollbewegung der beiden Zylinderrollenmodule (50) im Umlenkabschnitt (33) sorgt. Hierdurch ergibt sich eine Montage von Bauteilen ohne großen Zeitaufwand, wobei die Formherstellung kostengünstiger ist, da das Spritzgussverfahren weniger Technik erfordert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearführung, die für präzise Steuerung sorgt und bei mechanischen Armen, Industriemechanik, Automationsanlagen, Messgeräten, elektronischen Anlagen, usw. Verwendung findet. Insbesondere bezieht sich die erfindungsgemäße Linearführung auf eine Gestaltung mit einem Zylinderrollenmodul, mit der die mechanische Festigkeit und Genauigkeit erhöhbar sind und die somit bei großen Maschinen und dort zum Einsatz kommt, wo eine große Belastung vorhanden ist.
Herkömmliche Linearführungen umfassen eine als Rollfläche für Rollkörper dienende Gleitschiene, einen auf der Gleitschiene beweglich gelagerten Gleitwagen und eine Mehrzahl von Rollkörpern, die zwischen der Gleitschiene und dem Gleitwagen beweglich gelagert sind.
Das Umlaufsystem für Rollkörper der mit einem Zylinderrollenmodul versehenen Linearführung umfasst eine Rollkörper-Haltevorrichtung, eine Rücklaufbahn und eine Rücklauf-Umlenkvorrichtung. Außerdem kann dieses Umlaufsystem aus Einzelteilen zusammengesetzt oder im Spritzgussverfahren aus einem Stück gefertigt werden.
Aus JP 2002-54633 ist ein Umlaufsystem für Linearführungen bekannt, das aus Einzelteilen zusammengesetzt ist. Das heißt, dass die Rollkörper-Haltevorrichtung, Rücklaufbahn und Rücklauf-Umlenkvorrichtung alle als Einzelteil ausgeführt und nicht einstückig mit dem Gleitwagen verbunden sondern mit dem Gleitwagen zu einer beweglichen Baueinheit zusammengefügt sind. Von Nachteil ist, dass zu viele Bauteile vorhanden sind, wodurch der Zusammenbau nur mit großem Zeit- und Kraftaufwand möglich ist.
Aus JP 7-317762 ist ein Umlaufsystem bekannt, das im Spritzgussverfahren integral ausgebildet ist. Dabei wirkt sich der Gleitwagen als Teil der Spritzgussform, woraufhin die Rollkörper-Stützvorrichtung, Rücklaufbahn und Rücklauf-Umlenkvorrichtung im Spritzgussverfahren aus einem Stück gefertigt sind. Bei dieser Gestaltung wird eine große Form benötigt, wenn der Gleitwagen große Abmessungen aufweist. Außerdem stellt dies eine hohe Anforderung an Genauigkeit des Spritzgussverfahrens, was die Herstellung des großen Gleitwagens erschwert. Außerdem ist die Rollkörper-Stützvorrichtung schmal ausgebildet, was deren Ausformung in erheblichem Maße erschwert.
Durch die Erfindung wird eine Linearführung mit einem Zylinderrollenmodul, die durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
Die Erfindung weist insbesondere die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Es ist möglich, dass das erfindungsgemäße Umlaufmodul in der Bauweise von Zylinderrollen dasjenige in der Bauweise von Rollkugeln der herkömmlichen Linearführung ersetzen kann. Die Zylinderrollen weisen eine flächige Kontaktfläche zum Gleitwagen auf und somit verfügt über eine größere Kontaktfläche als die Rollkugeln, was zur Erhöhung des Belastungsvermögens führt. Daher kann die erfindungsgemäße Linearführung mit einem Zylinderrollenmodul bei großen Maschinen und dort zum Einsatz kommen, wo eine große Belastung vorhanden ist.
Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Linearführung mit einem Zylinderrollenmodul eine Gleitschiene, die als längliches Element mit vier Rollflächen ausgebildet ist, einen Gleitwagen, der auf der Gleitschiene beweglich gelagert ist und vier angepasste Rollflächen und vier Rücklaufbahnen aufweist. Die beiden Halbumlaufmodule sind in gewissem Winkel durch die gegenüberliegenden Endflächen des Gleitwagens gesteckt und zu einem vollständigen Umlaufmodul zusammengefügt. Außerdem ist das Zylinderrollenmodul aus einer Mehrzahl von Zylinderrollen zusammengesetzt und im Umlaufmodul beweglich gelagert. Danach werden die Endabschnitte an beiden Endflächen des Gleitwagens angebracht und in Anpassung an das Umlaufmodul eingesetzt.
Ferner ist das Umlaufmodul aus im Wesentlichen U-förmigen Halbumlaufabschnitten zusammengesetzt, von denen jeder ein Umlenkstück, eine Stützstange und ein Rücklaufhalbrohr aufweist, die drei einstückig miteinander verbunden sind. Das Halbumlaufmodul umfasst einen Umlenkabschnitt, einen Stützabschnitt und einen Rücklauf abschnitt, wobei der Stützabschnitt und der Rücklauf abschnitt über den Umlenkabschnitt miteinander verbunden sind. Außerdem weist der Umlenkabschnitt eine innere Umlenkbahn und eine äußere Umlenkbahn auf, um eine sich X-förmig kreuzende, umlenkende Rollbewegung der beiden Zylinderrollenmodule im Umlenkabschnitt vorzunehmen. Daher entsteht eine vollständige Umlaufbahn in der Weise, dass die innere Umlenkbahn des Umlenkabschnitts eines Halbumlaufmoduls den Stützabschnitt und den Rücklaufabschnitt verbindet und dann mit der äußeren Umlenkbahn des Umlenkabschnitts des anderen Umlaufmoduls verbunden ist.
Weiterhin ist das erfindungsgemäße Zylinderrollenmodul aus mehreren Zylinderrollen aufgebaut. Alternativ dazu kann es aus mehreren Zylinderrollen und einem Abstandshalter zusammengesetzt werden, wobei das Abstandshalter eine kettenartige Konfiguration oder einen Einzelteil-Aufbau aufweist und dazu dient, die Zylinderrollen voneinander abzutrennen.
Zusammengefasst zeichnet sich die vorliegende Erfindung durch ein Umlaufmodul aus, in das mehrere Halbumlaufabschnitte integriert sind, ohne mehrere Bauteile zu benötigen, wodurch der Zusammenbau mit geringerem Zeitaufwand möglich ist. Außerdem wird die Wartung aufgrund der geringeren Anzahl von Bauteilen erleichtert. Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine niedrigere Anforderung an Spritzgussverfahren, sodass die benötigten Herstellungsformen kostengünstiger sind.
Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine perspektivische Explosionszeichnung einer erfindungsgemäßen Linearführung;
2 eine schematische Darstellung der Endfläche der erfindungsgemäßen Linearführung ohne den Endabschnitt;
3 eine perspektivische Zeichnung eines erfindungsgemäßen Halbumlaufmoduls in zerlegter Ausführung;
4 eine Vorgehensweise zum Zusammenbau zweier erfindungsgemäßer Halbumlaufmodule;
5 einen vergrößerten Ausschnitt aus 4;
6 eine perspektivische Zeichnung eines erfindungsgemäßen, vollständigen Umlaufmoduls gemäß 4;
7 einen Querschnitt entlang der Linie A-A aus 6;
8 einen Querschnitt entlang der Linie B-B aus 6;
9 einen Querschnitt entlang der Linie C-C aus 6;
10 eine Stirnansicht der Innenseite des erfindungsgemäßen Endabschnitts gemäß 1;
11 in schematischer Perspektivdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zylinderrollenmoduls; und
12 in schematischer Perspektivdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zylinderrollenmoduls.
Wie aus 1 und 2 ersichtlich, weist eine erfindungsgemäße Linearführung eine Gleitschiene 10, die als längliches Element mit vier Rollflächen 11, 12 ausgebildet ist, einen Gleitwagen 20 mit vier Rücklaufbahnen 21, 22 und vier Rollflächen 23, 24, vier Halbumlaufmodule 30, zwei Endabschnitte 40, ein aus Zylinderrollen bestehendes Zylinderrollenmodul 50, zwei staubsichere Stangen 60 und zwei Ölabstreifer 70 auf. Der Gleitwagen 20 ist auf der Gleitschiene 10 beweglich gelagert, wobei die Rollflächen 11, 12 der Gleitschiene 10 an die Rollflächen 24, 23 des Gleitwagens 20 angepasst sind, um das Zylinderrollenmodul 50 dazwischen zu bewegen. Die Halbumlaufmodule 30 werden von den Endflächen des Gleitwagens 20 in die jeweilig zugeordneten Rücklaufbahnen 21, 22 eingeführt. Die beiden Endabschnitte 40 sind an den Endflächen des Gleitwagens 20 angebracht. Die staubsicheren Stangen 60 sind in den Spalten unterhalb des Gleitwagens 20 montiert, um den Eintritt von Verunreinigungen zu verhindern. Die Ölabstreifer 70 sind außen an den Endabschnitten 40 angebracht, um Fremdkörper aus der Gleitschiene 10 zu entfernen und ihre Eintritt in den Gleitwagen 20 zu verhindern.
Nachfolgend wird Bezug auf 3 bis 5 genommen. Das Halbumlaufmodul 30 ist aus zwei im Wesentlichen U-förmig ausgebildeten Halbumlaufabschnitten 30a, 30b aufgebaut, wobei die Halbumlaufabschnitte 30a, 30b jeweils ein Umlenkstück 33a bzw. 33b, eine Stützstange 31a bzw. 31b und ein Rücklaufhalbrohr 32a bzw. 32b aufweisen, die miteinander einstückig verbunden sind. Die kleinere Stützstange 31a und das Rücklaufhalbrohr 32a sind über das Umlenkstück 33a verbunden, während die größere Stützstange 31b und das Rücklaufhalbrohr 32b über das Umlenkstück 33b verbunden sind. Die Umlenkstücke 33a, 33b verfügen beide über eine äußere Umlenkfläche 332a und eine innere Umlenkfläche 333b. Entlang der Umlaufbahn ist eine Führungsrille 322 vorgesehen, um das Zylinderrollenmodul 50 zu führen. Die Breite der Führungsrille 322 beträgt über einem Drittel des Durchmessers der Zylinderrollen. Außerdem sind Ölein- und Ölauslassnuten 34b, 341b, 342b in den Umlenkstücken 33a, 33b vorhanden. Das freie Ende der Stützstange 31a, 31b ist mit einem Befestigungsstift 311a, 311b versehen. Werden die beiden Halbumlaufabschnitte 30a, 30b unter Verwendung der Steckverbindung zwischen Positionierstiften 321b, 331b und -löchern miteinander verbunden, werden die Stützstangen 31a, 31b zu einem Stützabschnitt 31, die Rücklaufhalbrohre 32a, 32b zu einem Rücklauf abschnitt 32 und die Umlenkstücke 33a, 33b zu einem Umlenkabschnitt 33 zusammengefügt. Darüber hinaus ist der Rücklaufabschnitt 32 des Halbumlaufmoduls 30 an seiner äußeren Oberfläche mit einer Mehrzahl von Befestigungsnoppen 35a versehen, mit denen das Halbumlaufmodul 30 in der Rücklaufbahn 21, 22 des Gleitwagens 20 befestigt ist. Eine Rücklaufbahn ist im Inneren des Rücklaufabschnitts 32 ausgebildet und dient dazu, einen problemlosen Rücklauf des Zylinderrollenmoduls zu ermöglichen. Der Umlenkabschnitt 33 weist eine aus den inneren Umlenkflächen 333b bestehende, innere Umlenkbahn und eine aus den äußeren Umlenkflächen 332a bestehende, äußere Umlenkbahn 332 auf. Außerdem sind eine aus den Öleinlassnuten 34b bestehende Öleinlassöffnung 34, eine aus den Ölauslassnuten 341b bestehende, äußere Ölauslassöffnung 341 und eine aus den Ölauslassnuten 342b bestehende, innere Ölauslassöffnung vorgesehen. Tritt das Schmieröl von der Öleinlassöffnung 34 ein, gelangt es über die äußere Ölauslassöffnung zur Umlenkbahn, um das Zylinderrollenmodul zu schmieren. Die beiden Halbumlaufmodule 30 werden im rechten Winkel durch die beiden gegenüberliegenden Endflächen des in 1 dargestellten Gleitwagens 20 gesteckt, um ein vollständiges Umlaufmodul zu bilden.
Des Weiteren wird Bezug auf 6 bis 9 genommen. Aus 8 ist ersichtlich, dass das Zylinderrollenmodul 50 aus mehreren Zylinderrollen und einem Abstandshalter aufgebaut ist, wobei das Umlaufmodul zwei Umlaufbahnen aufweist, in denen das Zylinderrollenmodul 50 beweglich gelagert ist. Eine der Umlaufbahnen enthält das Zylinderrollenmodul 50, während die andere kein Zylinderrollenmodul 50 enthält. Der Rücklaufkanal 323 ist aus den Rücklaufhalbrohren 32a, 32b aufgebaut, während der Rollkanal 312 aus Stützstangen 31a, 31b besteht. Die Führungsrille 322 dient der Führung des Abstandshalters des Zylinderrollenmoduls 50. Aus 7 ist ersichtlich, dass die das Zylinderrollenmodul 50 enthaltende Umlaufbahn über die an der rechten Seite des Umlaufmoduls befindliche, innere Umlenkbahn von Belastungs- und Rücklaufzustand in Rücklauf- bzw. Belastungszustand überführt wird. Hingegen dient die kein Zylinderrollenmodul 50 enthaltende Umlaufbahn dazu, dass das andere Halbumlaufmodul 30 durch die an der rechten Seite des Zylinderrollenmoduls 50 befindliche, äußere Umlenkbahn 332 umgelenkt wird. Auf diese Weise werden die beiden Umlaufbahnen im Umlenkabschnitt 33 X-förmig gekreuzt. Hierdurch ergibt sich eine sich X-förmig kreuzende, umlenkende Rollbewegung des Zylinderrollenmoduls 50 im Umlenkabschnitt 33 der Umlaufbahn. In 9 ist gezeigt, dass die kein Zylinderrollenmodul 50 enthaltende Umlaufbahn über die an der linken Seite des Umlaufmoduls befindliche, innere Umlenkbahn von Belastungs- und Rücklaufzustand in Rücklauf- bzw. Belastungszustand überführt wird. Hingegen dient die das Zylinderrollenmodul 50 enthaltende Umlaufbahn dazu, dass das andere Halbumlaufmodul 30 durch die an der linken Seite des Zylinderrollenmoduls 50 befindliche, äußere Umlenkbahn 332 umgelenkt wird. Auf diese Weise werden die beiden Umlaufbahnen im Umlenkabschnitt 33 X-förmig gekreuzt. Hierdurch ergibt sich eine sich X-förmig kreuzende, umlenkende Rollbewegung des Zylinderrollenmoduls 50 im Umlenkabschnitt 33 der Umlaufbahn.
Die Endabschnitte 40 sind an beiden Endflächen des Gleitwagens 20 angebracht. Wie aus 10 ersichtlich, weist der Endabschnitt 40 eine an die äußere Umlenkbahn 332 des in 5 dargestellten Halbumlaufmoduls 30 angepasste Umlenkkurve 47 auf, mit der vermieden wird, dass das Zylinderrollenmodul 50 beim Passieren der äußeren Umlenkbahn 332 nach unten hin fällt. Im Endabschnitt 40 sind Befestigungslöcher 43, 44 vorgesehen, die an die Befestigungsstifte 311a bzw. 311b angepasst sind, um eine sichere Fixierung der Stützstange 31a bzw. 31b zu bewirken. Außerdem sind Aussparungen 46 vorhanden, die an den Rücklaufabschnitt 32 des Halbumlaufmoduls 30 angepasst sind. Um die Schmierwirkung zu erzielen, ist der Endabschnitt 40 mit einer Öleinfüllöffnung 41 und zwei sich seitlich nach unten erstreckende Ölzufuhrbahnen 42 versehen, wobei am hinteren Ende der Ölzufuhrbahnen 42 eine an die Öleinlassöffnung 34 des Umlenkabschnitts 33 des Halbumlaufmoduls 30 angepasste Ölkammer 45 ausgebildet ist, was eine Führung des von der Öleinfüllöffnung 41 eingefüllten Schmieröls durch die Ölzufuhrbahnen 42 zu beidseitigen Ölkammern 45 bewirkt. Auf diese Weise kann das Schmieröl dann zur Öleinlassöffnung 34 des Halbumlaufmoduls 30 gelangen, um das Zylinderrollenmodul 50 zu schmieren.
Wie aus 11 ersichtlich, umfasst das Zylinderrollenmodul 50 mehrere Zylinderrollen 51 und einen Abstandshalter 52, wobei die Zylinderrollen 51 mit dem Abstandshalter 52 voneinander getrennt werden. Der Abstandshalter 52 ist aus Abstandsstücken 521 und einer Führungskette 522 kettenartig aufgebaut. Mit den jeweiligen Abstandsstücken 521 können die Zylinderrollen 51 voneinander getrennt werden, wobei die Abstandsstücke 521 mit der Führungskette 522 zu einer kettenartigen Konfiguration zusammengefügt werden. Der Abstandshalter 52 ist mit Nuten 523 versehen, mit denen eine reibungslose Umlenkung möglich ist. Der Abstandshalter 53 gemäß 12 ist als Einzelstück ausgebildet und aus einem Abstandsstück 531 und einem Führungszapfen 532 zusammengesetzt. Mit dem Abstandshalter 53 können die Zylinderrollen 51 ebenfalls voneinander getrennt werden.

Claims

Linearführung mit einem Zylinderrollenmodul, die wenigstens aufweist: eine Gleitschiene (10), die als längliches Element mit vier Rollflächen (11, 12) ausgebildet ist; einen Gleitwagen (20), der vier Rücklaufbahnen (21, 22) und vier Rollflächen (23, 24) aufweist und auf der Gleitschiene (10) beweglich gelagert ist; ein Zylinderrollenmodul (50), das aus einer Mehrzahl von Zylinderrollen besteht; ein Umlaufmodul, das aus im Wesentlichen U-förmigen Halbumlaufabschnitten (30a, 30b) zusammengesetzt ist, von denen jeder ein Umlenkstück (33a bzw. 33b), eine Stützstange (31a bzw. 31b) und ein Rücklaufhalbrohr (32a bzw. 32b) aufweist, die drei einstückig miteinander verbunden sind, und wobei das Halbumlaufmodul (30) einen Umlenkabschnitt (33), einen Stützabschnitt (31) und einen Rücklaufabschnitt (32) umfasst, und wobei der Stützabschnitt (31) und der Rücklaufabschnitt (32) über den Umlenkabschnitt (33) miteinander verbunden sind, wobei der Umlenkabschnitt (33) eine innere Umlenkbahn und eine äußere Umlenkbahn (332) aufweist, und wobei die beiden Halbumlaufmodule (30) in gewissem Winkel durch die beiden gegenüberliegenden Endflächen des Gleitwagens (20) steckbar sind, um ein vollständiges Umlaufmodul zu bilden, und wobei das Umlaufmodul über zwei Zylinderrollenmodule (50) verfügt, die in der Umlaufbahn beweglich gelagert sind, wobei eine sich X-förmig kreuzende, umlenkende Rollbewegung der beiden Zylinderrollenmodule (50) im Umlenkabschnitt (33) stattfindet; und zwei Endabschnitte (40), die an beiden Endflächen des Gleitwagens (20) angebracht sind, wobei jeder der Endabschnitte (40) eine an die äußere Umlenkbahn (332) des Halbumlaufmoduls (30) angepasste Umlenkkurve (47) aufweist, mit der vermieden wird, dass das Zylinderrollenmodul (50) beim Passieren der äußeren Umlenkbahn (332) nach unten hin fällt.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Umlenkbahn des Umlenkabschnitts (33) eines Halbumlaufmoduls (30) des Umlaufmoduls den Stützabschnitt (31) und den Rücklaufabschnitt (32) verbindet und dann mit der äußeren Umlenkbahn (332) des Umlenkabschnitts (33) des anderen Umlaufmoduls verbunden ist, um eine vollständige Umlaufbahn zu bilden.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbumlaufmodule (30) des Umlaufmoduls im rechten Winkel stehen.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet, dass der Umlenkabschnitt (33) des Halbumlaufmoduls (30) mit einer Öleinlassöffnung (34) und Ölauslassöffnungen (341) versehen ist, durch die das Schmieröl in das Umlaufmodul eintreten und zu der inneren Umlenkbahn und der äußeren Umlenkbahn (332) geführt werden kann, um das Zylinderrollenmodul (50) zu schmieren.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderrollenmodul (50) mehrere Zylinderrollen (51) und einen Abstandshalter (52) aufweist, wobei die Zylinderrollen (51) mit dem Abstandshalter (52) voneinander trennbar sind.
Linearführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (52) des Zylinderrollenmoduls (50) aus Abstandsstücken (521) und einer Führungskette (522) kettenartig aufgebaut ist, wobei mit den jeweiligen Abstandsstücken (521) die Zylinderrollen (51) voneinander trennbar sind, und wobei die Abstandsstücke (521) mit der Führungskette (522) zu einer kettenartigen Konfiguration zusammenfügbar sind, und wobei der Abstandshalter (52) mit Nuten (523) versehen ist, mit denen eine reibungslose Umlenkung möglich ist.
Linearführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (53) als Einzelstück ausgebildet und aus einem Abstandsstück (531) und einem Führungszapfen (532) zusammengesetzt ist, wobei mit dem Abstandshalter (53) die Zylinderrollen (51) voneinander trennbar sind.
Linearführung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkabschnitt (33), Stützabschnitt (31) und Rücklaufabschnitt (32) des Halbumlaufmoduls (30) mit einer Führungsrille (322) versehen sind, welche die Aufgabe hat, den Abstandshalter (52) des Zylinderrollenmoduls (50) zu führen.
Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklaufabschnitt (32) des Halbumlaufmoduls (30) an seiner äußeren Oberfläche mit einer Mehrzahl von Befestigungsnoppen (35a) versehen ist, mit denen das Halbumlaufmodul (30) in der Rücklaufbahn (21, 22) des Gleitwagens (20) befestigt ist.