DE102006016946B4

DE102006016946B4 - Linearführungseinrichtung

Info

Publication number: DE102006016946B4
Application number: DE200610016946
Authority: DE
Inventors: Bernhard Keller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2014-02-06
Anticipated expiration: 2026-04-12
Also published as: DE102006016946A1

Abstract

Linearführungseinrichtung umfassend eine Führungsbasis (10) mit einer Längsachse (L), wobei die Führungsbasis (10) auf einer Auflagerbasis (1) befestigt ist, einen Läufer (20), der auf der Führungsbasis (10) entlang ihrer Längsachse (L) längsbeweglich abgestützt ist, wobei der Läufer (20) mit einem übergeordneten Objektträger (30) verbunden ist, wobei die Verbindung zwischen dem Läufer (20) und dem Objektträger (30) in einem maximalen Abstand zur Hochachse (H) hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Stegbereich (24) des Führungswagens (20) mindestens ein Vorsprung (26) und am Objektträger (30) mindestens eine Ausnehmung (31) angeordnet sind, wobei eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Vorsprung (26) und der Ausnehmung (31) durch plastische Verformung des Materials des Objektträgers (30) erfolgt, wobei die plastische Verformung des Materials des Objektträgers (30) einen Bereich der Stirnseite des Läufers (20) übergreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearführungseinrichtung umfassend eine Führungsbasis mit einer Längsachse, wobei die Führungsbasis auf einer Auflagerbasis befestigt ist, einen Läufer, der auf der Führungsbasis entlang ihrer Längsachse längsbeweglich abgestützt ist, wobei der Läufer mit einem übergeordneten Objektträger verbunden ist.
Bei einer derartigen Linearführungseinrichtung ist regelmäßig ein sicherer Halt des Läufers an einer übergeordneten Baugruppe wie eine Tischplatte oder ein Gestell erwünscht. Im Stand der Technik erfolgt diese Befestigung mittels Befestigungsschrauben, die in die Baugruppe oder in den Läufer eingeschraubt werden.
Das Gebrauchsmuster DE 297 06 493 U1 offenbart einen kolbenstangenlosen Linearantrieb mit einem Gehäuse, in dem eine Führungsschiene schraubenlos aufgenommen ist. Stattdessen erfolgt die Befestigung durch plastisches Verformen des Materials des Gehäuses im Bereich des Schienenfußes. Der über einen Schlitzzylinder antreibbare Schlitten nimmt einen Führungskörper auf, der mittels Kugeln längsbeweglich auf der Führungsschiene abgestützt ist. Die Befestigung des Führungskörpers innerhalb des Schlittens erfolgt über Schrauben. Wenn die in Kontakt kommenden Flächen von Schlitten und Führungskörper nicht genau parallel zueinander verlaufen, kann es beim Anziehen der Befestigungsschrauben zu Verspannungen im Führungskörper kommen, die die Führungsgenauigkeit vermindern sowie einen vorzeitigen Ausfall der Linearführung zur Folge haben können.
Aus dem DE 297 06 034 U1 ist weiterhin eine schraubenlose Befestigung für eine Führungsschiene in einem Profilhauptkörper bekannt. Die Befestigung der Schiene erfolgt in einer Nut der Bodenfläche mittels plastischer Verformung des Materials des Profils beziehungsweise mittels Einbringen einer Vergussmasse zwischen Führungsschiene und Profilhauptkörper. Auf der Schiene ist ein Führungswagen über Wälzkörperschleifen längsbeweglich abgestützt. Auf dem Führungswagen ist ein Objektträger zur gemeinsamen Bewegung entlang der Führungsschiene montiert.
Aus der DE 43 00 344 A1 ist eine Linearführungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Die Verbindung zwischen dem Läufer und dem Objektträger ist in einem maximalen Abstand zur Hochachse hergestellt, wobei in allen Ausführungsformen Schrauben zum Einsatz kommen. Der Nachteil besteht darin, dass Schrauben benötigt werden, was teuer ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Überwindung der vorstehend genannten Nachteile.
Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist sichergestellt, dass die Befestigung des Läufers an dem übergeordneten Objektträger nur in den äußeren Längsbereichen des Läufers erfolgt, sodass keine Verspannungen im Läufer erzeugt werden können, die die Vorspannung der Linearführungseinrichtung beeinflussen.
Die erfindungsgemäße Linearführungseinrichtung weist eine, auf einer Auflagerbasis befestigte Führungsbasis auf. In der Regel ist die Führungsbasis mit der Auflagerbasis über Befestigungsschrauben verbunden. Die Führungsbasis kann als eine profilierte Führungsschiene ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, die Führungsbasis als eine Stange mit einem runden oder eckigen Querschnitt auszuführen.
Auf der Führungsbasis ist ein Läufer längsbeweglich abgestützt. Bei dem Läufer kann es sich um einen Führungswagen handeln. Dann weist der Läufer zwei Schenkelbereiche und einen, die beiden Schenkelbereiche verbindenden Stegbereich auf. In diesem Fall wird die als Führungsschiene ausgebildete Führungsbasis im Wesentlichen U-förmig vom Läufer umgriffen.
Bei dem Läufer kann es sich jedoch auch um ein Gehäuse handeln, in dem eine Kugelbüchse aufgenommen ist, oder um einen Schlitten, in dem sich ein Führungswagen als integraler Bestandteil des Schlittens befindet.
Vorzugsweise erfolgt die Abstützung des Läufers auf der Führungsbasis über Wälzkörper wie Kugeln, Rollen oder Nadeln, um eine möglichst geringe Reibkraft und eine hohe Präzision zu erzielen. Die Wälzkörper sind im Läufer in Form einer endlosen Schleife aufgenommen, wobei mindestens eine Wälzkörperschleife in dem Läufer angeordnet ist.
Wenn der Läufer mit mindestens einem Vorsprung ausgestattet ist, weist der übergeordnete Objektträger eine dazu komplementär ausgebildete Ausnehmung auf.
Vorzugsweise weisen sowohl Vorsprung als auch Ausnehmung eine schwalbenschwanzförmige Gestalt auf.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Verbindung des Läufers mit dem übergeordneten Objektträger in einem maximalen Abstand zur Hochachse entfernt hergestellt. Dabei erfolgt die Verbindung durch plastische Verformung am Läufer. Es steht grundsätzlich frei, die plastische Verformung nur auf einer Längsseite des Läufers oder des Objektträgers vorzunehmen oder auf beiden Seiten.
Die plastische Verformung kann als eine kontinuierliche, in Richtung der Längsachse der Führungsbasis verlaufende Verformungsspur ausgebildet sein. In diesem Fall bedient man sich eines Kerbrads, das in Längsrichtung bewegt wird. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, die plastische Verformung als in Richtung der Längsachse beabstandete Einzelverformungsstellen auszubilden.
Als besonders vorteilhaft hat sich gezeigt, die plastische Verformung geringfügig über die Länge des Läufers hinaus vorzunehmen. In diesem Fall wird das verformte Material an den Stirnseiten des Läufers bezüglich der Führungsbasislängsrichtung nach radial innen gedrückt, sodass ein Bereich des Läufers übergriffen wird. Dadurch wird eine bezüglich der Längsrichtung axiale Verschiebbarkeit des Läufers gegenüber dem Objektträger verhindert.
Es steht grundsätzlich frei, sowohl die Führungsbasis, die mit der Auflagerbasis verbunden ist, als auch den mit dem übergeordneten Objektträger verbundenen Läufer als bewegtes oder als feststehendes Teil einzusetzen.
Die Auflagerbasis kann als ein Gestell, insbesondere ein Maschinengestell, ausgebildet sein. Als Auflagerbasis kann auch ein Profilhauptkörper wie ein Strangpressprofil aus einer Aluminiumlegierung dienen.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, wenn der Läufer aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt ist, weil dann der Vorsprung oder die Ausnehmung während des Strangpressvorgangs mit eingearbeitet werden kann. Nachträgliche Bearbeitungsschritte entfallen. Dasselbe trifft für den übergeordneten Objektträger zu. Da regelmäßig der mit dem Objektträger verbundene Läufer auf der Führungsbasis verfahren wird, lässt sich damit auch eine große Gewichtseinsparung erzielen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass insbesondere bei im Strangpressverfahren hergestellten Läufern und Objektträgern eine nachträgliche Bearbeitung der in Befestigungskontakt kommenden Flächen entfallen kann, ohne dass die Vorspannungsverhältnisse des Gesamtsystems verändert werden.
Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen
1: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Linearführungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2: eine Frontansicht der erfindungsgemäßen Linearführungseinrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels,
3: eine perspektivische Ansicht eines Läufers eines ersten Ausführungsbeispiels,
4: eine perspektivische Ansicht eines Objektträgers eines ersten Ausführungsbeispiels,
5: eine perspektivische Ansicht eines mit dem Objektträger verbundenen Führungswagens eines ersten Ausführungsbeispiels,
In den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Linearführungseinrichtung dargestellt. Sie umfasst eine, auf einer Auflagerbasis 1 befestigte Führungsbasis 10, die eine Längsachse L und eine Hochachse H aufweist. Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Führungsbasis ist als eine profilierte Führungsschiene ausgebildet. Die Schiene ist mittels nicht dargestellten Befestigungsschrauben mit der Auflagerbasis 1 verschraubt.
Auf der Führungsbasis 10 ist ein Läufer 20 entlang der Längsachse L abgestützt. Der Läufer 20 ist im Ausführungsbeispiel als ein Führungswagen ausgebildet, der zwei Schenkelbereiche 22 und einen, die beiden Schenkelbereiche verbindenden Stegbereich 24 aufweist. Dadurch wird die Führungsbasis 10 im Wesentlichen U-förmig vom Läufer 20 umgriffen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel rollen zwischen dem Läufer 20 und der Führungsbasis 10 Kugeln 28 (siehe 3) ab, die vom Läufer 20 in Form einer endlosen Schleife aufgenommen sind. Gemäß 3 befinden sich zwei Kugelschleifen in jedem Schenkelbereich 22.
Der Läufer 20 ist fest mit einem übergeordneten Objektträger 30 verbunden. Dazu weist der Läufer 20 Vorsprünge 26 auf, die sich, wie aus 3 ersichtlich, über die gesamte Länge des Läufers 20 erstrecken.
Zu den Vorsprüngen 26 komplementär ausgebildet weist der Objektträger 30 eine Ausnehmung 31 auf (4). Vorsprünge 26 und Ausnehmung 31 sind derart aufeinander abgestimmt, dass die Bauteile leicht miteinander montierbar sind, das heißt, dass der Läufer leichtgängig mit seinen Vorsprüngen 26 in die Ausnehmung 31 des Objektträgers 30 eingeschoben werden kann.
Wie in 4 bei 33 gestrichelt angedeutet ist, soll nicht ausgeschlossen sein, die Ausnehmung 31 nur auf der einen Seite mit Hinterschnitt auszuführen. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass der Läufer 20 auch radial in die Ausnehmung 31 eingesetzt werden kann. In diesem Fall erfolgt die plastische Verformung unmittelbar bei 33, wodurch sich das Material des Objektträgers an den schwalbenschwanzförmigen Vorsprung 26 anlegt und so ein ausreichender Festsitz des Läufers 20 sichergestellt ist.
Die Verbindung des Läufers 20 mit dem Objektträger 30 erfolgt im Ausführungsbeispiel nur an einer Seite des Läufers (5). Dazu sind an dem Objektträger 30 mittels eines nicht dargestellten Werkzeugs Einzelverformungsstellen eingebracht worden, die eine plastische Verformung des Materials des Objektträgers 30 und/oder des Läufers 20 in Teilabschnitten 32 bewirken. Die Verbindung beider Bauteile erfolgt dabei in einem maximalen Abstand zur Hochachse H.
Wie in 2 gut zu erkennen ist, kann sich die plastische Verformung des Materials des Objektträgers 30 geringfügig über die axiale Länge des Läufers 20 hinauserstrecken, wodurch ein radial nach innen gerichteter Vorsprung 34 gebildet wird, der den Festsitz des Läufers zumindest in Längsrichtung L erhöht.

Claims

Linearführungseinrichtung umfassend eine Führungsbasis (10) mit einer Längsachse (L), wobei die Führungsbasis (10) auf einer Auflagerbasis (1) befestigt ist, einen Läufer (20), der auf der Führungsbasis (10) entlang ihrer Längsachse (L) längsbeweglich abgestützt ist, wobei der Läufer (20) mit einem übergeordneten Objektträger (30) verbunden ist, wobei die Verbindung zwischen dem Läufer (20) und dem Objektträger (30) in einem maximalen Abstand zur Hochachse (H) hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Stegbereich (24) des Führungswagens (20) mindestens ein Vorsprung (26) und am Objektträger (30) mindestens eine Ausnehmung (31) angeordnet sind, wobei eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Vorsprung (26) und der Ausnehmung (31) durch plastische Verformung des Materials des Objektträgers (30) erfolgt, wobei die plastische Verformung des Materials des Objektträgers (30) einen Bereich der Stirnseite des Läufers (20) übergreift.
Linearführungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (26) und/oder die Ausnehmung (31) eine schwalbenschwanzförmige Gestalt aufweisen.
Linearführungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Verformung des Materials des Objektträgers (30) einseitig oder beidseitig der Hochachse (H) erfolgt.
Linearführungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die plastische Verformung des Materials über die gesamte Länge des Läufers (20) oder über Teilabschnitte (32) der Länge des Läufers erstreckt.
Linearführungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (20) als Führungswagen mit zwei Schenkelbereichen (22) und einen, die beiden Schenkelbereiche (22) verbindenden Stegbereich (24) ausgebildet ist, sodass die als Führungsschiene ausgebildete Führungsbasis (10) im Wesentlichen U-förmig umgriffen wird.
Linearführungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungswagen über Wälzkörper (28) längsbeweglich auf der Führungsschiene gelagert ist.