DE102009017174A1

DE102009017174A1 - Linearwagen, Linearführung und Verfahren zur Montage eines Linearwagens

Info

Publication number: DE102009017174A1
Application number: DE102009017174A
Authority: DE
Inventors: Albert Burzynski; Jan Fischer; Martin Kemmer; Michael Dr. Wittmann; Dieter Ziegler
Original assignee: SKF AB
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: DE102009017174B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Linearwagen (2) mit einem Wagenkörper (6), der Wälzkörperlaufbahnen (8) und eine Ausnehmung (5) zur Aufnahme einer Führungsschiene (1) aufweist, mit Wälzkörpern (9), die auf den Wälzkörperlaufbahnen (8) abrollen und mit einem Gehäuse (7), das am Wagenkörper (6) befestigt ist. Der erfindungsgemäße eine Linearwagen (2) zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse (7) eine erste Halterung (14) aufweist, die wenigstens partiell in der Ausnehmung (5) des Wagenkörpers (6) angeordnet ist und die Wälzkörper (9) verliersicher am Linearwagen (2) fixiert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearwagen und eine Linearführung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines Linearwagens.
Mit Hilfe von Linearführungen lassen sich präzise Linearbewegungen in vielfältigen Anwendungssituationen realisieren. Eine Linearführung kann eine Führungsschiene und einen Linearwagen aufweisen, der linear beweglich auf der Führungsschiene angeordnet ist. Insbesondere in Anwendungssituationen, bei denen die Amplitude der Linearbewegung in der Größenordnung der Außenabmessungen des Linearwagens parallel zur Bewegungsrichtung liegt oder diese sogar übersteigt werden häufig Kugelumlaufführungen eingesetzt. Eine Kugelumlaufführung zeichnet sich dadurch aus, dass der Linearwagen mittels Kugeln relativ zur Führungsschiene beweglich gelagert ist und dass die Kugeln auf einer in sich geschlossenen Bahn umlaufen. Eine Kugelumlaufführung ermöglicht somit eine beliebige linear Beweglichkeit des Linearwagens, die nur durch die Abmessungen der Führungsschiene und ggf. durch die Einbauumgebung begrenzt wird.
Eine derartige Kugelumlaufführung ist beispielsweise aus der DE 692 22 443 T2 bekannt. Die bekannte Kugelumlaufführung weist einen Linearwagen mit einem Wagenkörper und einem Gehäuse auf. Das Gehäuse ist zweiteilig ausgebildet. Der Linearwagen ist auf einer Führungsschiene angeordnet und mittels Kugeln linear beweglich gelagert. Solange der Linearwagen auf der Führungsschiene angeordnet ist, sind die Kugeln verliersicher eingeschlossen. Wird der Linearwagen jedoch von der Führungsschiene abgenommen oder vor dem Anordnen des Linearwagens auf der Führungsschiene sind Maßnahmen erforderlich, die einen Verlust der Kugeln verhindern. Durch diese Maßnahmen erhöhen sich der Aufwand bei der Handhabung des Linearwagens und insbesondere der Aufwand für die Montage des Linearwagens.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Handhabung eines Linearwagens zu vereinfachen, insbesondere während der Montage auf einer Führungsschiene.
Diese Aufgabe wird durch einen Linearwagen gemäß Anspruch 1, eine Linearführung gemäß Anspruch 18 sowie ein Verfahren zum Zusammenbau eines Linearwagens gemäß Anspruch 19 gelöst.
Der erfindungsgemäßen Linearwagen weist einen Wagenkörper mit Wälzkörperlaufbahnen und mit einer Ausnehmung zur Aufnahme einer Führungsschiene auf. Weiterhin weist der erfindungsgemäße Linearwagen Wälzkörper auf, die auf den Wälzkörperlaufbahnen abrollen und ein Gehäuse, das am Wagenkörper befestigt ist. Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Linearwagens besteht darin, dass das Gehäuse eine erste Halterung aufweist, die wenigstens partiell in der Ausnehmung des Wagenkörpers angeordnet ist und die Wälzkörper verliersicher am Linearwagen fixiert.
Die verliersichere Fixierung der Wälzkörper durch die erste Halterung erleichtert die Handhabung des Linearwagens, wenn dieser nicht auf der Führungsschiene angeordnet ist. Dies kann beispielsweise bei der Auslieferung des Linearwagens und der Führungsschiene oder beim Entfernen des Linearwagens von der Führungsschiene, beispielsweise im Rahmen von Reparatur- oder Wartungsarbeiten, der Fall sein.
Das Gehäuse kann formschlüssig am Wagenkörper befestigt sein. Dadurch ist ein zuverlässiger Halt des Gehäuses am Wagenkörper gewährleistet. Außerdem ermöglicht eine formschlüssige Befestigung einen Zusammenbau des Linearwagens mit relativ geringem Aufwand. Die erste Halterung ist insbesondere einteilig mit dem Gehäuse ausgebildet. Dadurch entfällt der Aufwand für die Befestigung der ersten Halterung am Gehäuse.
Die erste Halterung kann die Wälzkörper in Zusammenwirkung mit einer zweiten Halterung verliersicher fixieren. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die zweite Halterung als ein Bestandteil des Gehäuses ausgebildet ist. Auf diese Weise ist es mit geringem Aufwand möglich, einen Verlust der Wälzkörper zuverlässige zu verhindern.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil aufweist. Das eröffnet viele Gestaltungsmöglichkeiten. Dabei kann die erste Halterung als ein Bestandteil des ersten Gehäuseteils und/oder die zweite Halterung als ein Bestandteil des zweiten Gehäuseteils ausgebildet sein. Derartige Ausführungsvarianten erleichtern das Einfüllen der Wälzkörper und ermöglichen dennoch einen zuverlässigen Einschluss der Wälzkörper.
Das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil können insbesondere über eine Formschluss-Verbindung miteinander verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass die Verbindung mit wenig Aufwand schnell ausgebildet werden kann und sehr stabil ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Formschlussverbindung eine erste Raststellung und eine zweite Raststellung aufweist, wobei das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil in der zweiten Raststellung einander stärker angenähert sind als in der ersten Raststellung. Insbesondere können die Wälzkörper in der ersten Raststellung vom Linearwagen entfernbar und in der zweiten Raststellung verliersicher am Linearwagen fixiert sein. Demgemäß kann die erste Raststellung beispielsweise zum Einfüllen der Wälzkörper genutzt werden. In der zweiten Raststellung können die Wälzkörper dann nach Beendigung des Einfüllvorgangs verlier sicher eingeschlossen werden. Durch die Raststellungen können auf einfache Weise definierte Einfüll- und Einschlussbedingungen eingestellt werden. Insbesondere sind hierfür keine aufwendigen Werkzeuge erforderlich.
Der Wagenkörper und das Gehäuse können Wälzkörperführungsbahnen zur Führung der Wälzkörper aufweisen. Weiterhin können der Wagenkörper und das Gehäuse Wälzkörperumlenkbahnen zur Umlenkung der Wälzkörper aufweisen. Die Wälzkörper können in einem in sich geschlossenen Wälzkörperumlauf angeordnet sein. Dies ermöglicht Linearbewegungen des Linearwagens mit großer Amplitude.
Sämtliche Wälzkörper können in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Die Wälzkörper können insbesondere als Kugeln ausgebildet sein. Der Wagenkörper ist vorzugsweise aus Metall gefertigt. Dies ermöglicht eine hohe präzise Fertigung und eine hohe Belastbarkeit des Linearwagens. Insbesondere kann der Wagenkörper wenigstens im Bereich der Wälzkörperlaufbahnen aus Stahl gefertigt sein. Auf diese Weise lässt sich der Verschleiß gering halten und so eine lange Lebensdauer des Linearwagens erreichen. Das Gehäuse kann aus Kunststoff gefertigt sein. Das bringt Kostenvorteile und eine Gewichtsersparnis mit sich. Insbesondere kann das Gehäuse aus Polyoxymetylen (POM) gefertigt sein.
Das Gehäuse kann eine Dichtung aufweisen. Dadurch kann ein Austreten von Schmiermittel aus dem Linearwagen und ein Eindringen von Schmutzstoffen in den Linearwagen verhindert werden. Die Dichtung kann als ein separates Bauteil gefertigt und am Gehäuse befestigt sein. Insbesondere kann die Dichtung am ersten Gehäuseteil befestigt sein. Als Material für die Dichtung eignet sich beispielsweise Polyurethan (PUR). Weiterhin kann das Gehäuse ein Schmiermittelreservoir aufweisen. Dies hat den Vorteil einer zuverlässigen Schmierung über einen langen Zeitraum. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Schmiermittelreservoir ein offenporiges Material aufweist, das mit einem Schmiermittel getränkt ist. Dadurch kann ein potentieller Schmiermittelverlust gering gehalten werden. Ein besonders geeignetes Material für das Schmiermittelreservoir ist ein komprimierter Polyurethan schaum mit einer offenzelligen, homogenen Porenstruktur. Das Schmiermittelreservoir kann insbesondere am ersten Gehäuseteil befestigt sein.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Linearführung, die eine Führungsschiene und einen erfindungsgemäßen Linearwagen aufweist.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Zusammenbau eines Linearwagens aus einem Wagenkörper, Wälzkörpern, einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das erste Gehäuseteil am Wagenkörper befestigt. Das zweite Gehäuseteil wird in einer Montageposition am ersten Gehäuseteil oder am Wagenkörper befestigt. Die Wälzkörper werden in den Linearwagen eingefüllt. Das zweite Gehäuseteil wird in eine Endposition überführt und dann fixiert und dadurch werden die Wälzkörper verliersicher eingeschlossen.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es mit vergleichsweise geringer Aufwand einen prozesssicheren Zusammenbau des Linearwagens ermöglicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der erfindungsgemäß zusammengebaute Wagen gehandhabt werden kann ohne dass es weiterer Maßnahmen zur Sicherung der Wälzkörper bedarf.
Insbesondere kann das zweite Gehäuseteil in der Montageposition und in der Endposition jeweils formschlüssig am ersten Gehäuseteil oder am Wagenkörper fixiert werden. Dies hat den Vorteil, dass die Montageposition und die Endposition leicht auffindbar sind und die jeweilige Verbindung einfach und schnell hergestellt und auch wieder aufgehoben werden kann und in der Endposition dennoch eine sehr stabile Verbindung ausgebildet wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Linearführung in perspektivischer Darstellung,
2 zeigt das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Linearführung in Schnittdarstellung,
3 ein Ausführungsbeispiel des Wagenkörpers in Seitenansicht,
4 das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel des Wagenkörpers in einer weiteren Seitenansicht,
5 ein Ausführungsbeispiel des oberen Gehäuseteils in perspektivischer Darstellung,
6 das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel des oberen Gehäuseteils in einer weiteren perspektivischen Darstellung,
7 ein Ausführungsbeispiel des Schmiermittelreservoirs in Seitenansicht,
8 das in 7 dargestellte Ausführungsbeispiel des Schmiermittelreservoirs in Aufsicht,
9 ein Ausführungsbeispiel der Dichtung in Seitenansicht,
10 das in 9 dargestellte Ausführungsbeispiel der Dichtung in Schnittdarstellung,
11 das in 9 dargestellte Ausführungsbeispiel der Dichtung in einer weiteren Schnittdarstellung,
12 ein Ausführungsbeispiel des unteren Gehäuseteils in perspektivischer Darstellung und
13 das in 12 dargestellte Ausführungsbeispiel des unteren Gehäuseteils in einer weiteren perspektivischen Darstellung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Linearführung in perspektivischer Darstellung. Die Linearführung weist eine Führungsschiene 1 und einen Linearwagen 2 auf.
Die Führungsschiene 1 ist als ein langgestrecktes Metallteil mit einem im Wesentlichen rechteckigen Profil ausgebildet. An zwei gegenüberliegenden Längsseiten weist die Führungsschiene 1 je eine Wälzkörperlaufbahn 3 auf. Die Wälzkörperlaufbahnen 3 können insbesondere einen kreisbogenförmigen Querschnitt besitzen. In gleichmäßigen Abständen entlang der Längserstreckung der Führungsschiene 1 sind Bohrungen 4 ausgebildet, die nicht figürlich dargestellte Schrauben zur Befestigung der Führungsschiene 1 an einer Unterlage aufnehmen können.
Die Führungsschiene 1 kann aus einem gehärteten Stahl, beispielsweise aus der Stahlsorte X46Cr13, gefertigt sein. Dabei besteht auch die Möglichkeit, dass die Führungsschiene 1 lediglich im Bereich der Wälzkörperlaufbahnen 3 gehärtet ist bzw. in diesem Bereich eine erhöhte Härte aufweist. Ebenso ist es auch möglich, die Führungsschiene 1 aus einem relativ weichen Material wie beispielsweise Aluminium zu fertigen und lediglich die Wälzkörperlaufbahnen 3 als Stahlteile auszubilden, die am weichen Material befestigt sind. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, im Bereich der Wälzkörperlaufbahnen 3 lediglich einen punktförmigen Wälzkörperkontakt vorzusehen und demgemäß die Wälzkörperlaufbahnen 3 jeweils durch mehrere Stahlteile zu realisieren, die sich parallel zueinander entlang der Kontaktpunkte erstrecken.
Der Linearwagen 2 ist quaderförmig ausgebildet und weist eine quaderförmige Ausnehmung 5 auf, so dass sich insgesamt ein U-förmiges Profil ergibt. Der Linearwagen 2 ist so auf der Führungsschiene 1 angeordnet, dass die Ausnehmung 5 des Linearwagens 2 die Führungsschiene 1 zum Teil aufnimmt und der Linearwagen 2 somit die Führungsschiene 1 bereichsweise umgreift. Demgemäß sind die Abmessungen der Ausnehmung 5 und die Abmessungen der Führungsschiene 1 aufeinander abgestimmt. Der Linearwagen 2 ist parallel zur Längserstreckung der Führungsschiene 1 verschiebbar und abgesehen von diesem Freiheitsgrad fest mit der Führungsschiene 1 verbunden.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Linearwagen 2 einen Wagenkörper 6 und ein Gehäuse 7 auf. Der Wagenkörper 6 kann aus einem gehärteten Stahl, insbesondere aus der gleichen Stahlsorte wie die Führungsschiene 1, gefertigt sein. Das Gehäuse 7 umgibt den Wagenkörper 6 bereichsweise und ist fest mit dem Wagenkörper 6 verbunden. Das Gehäuse 7 kann mehrteilig ausgebildet und insbesondere aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyoxymetylen (POM), das auch als Polyacetal bezeichnet wird, gefertigt sein. Weitere geeignete Kunststoffe sind Polyamid (PA), Polyetheretherketon (PEEK), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethersulfon (PES), Polysulfon (PSU), Polybutylenterephthalat (PBT), Polycarbonat (PC), Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS), Polypropylen (PP) usw.
2 zeigt das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Linearführung in Schnittdarstellung. Die gewählte Schnittebene verläuft quer zur Längserstreckung der Führungsschiene 1 mittig durch den Linearwagen 2.
In 2 ist die Führungsschiene 1 als ein massiver Block dargestellt. Abhängig von Größe und Einsatzgebiet der Linearführung ist es aber auch möglich, die Führungsschiene 1 als ein Hohlprofil auszubilden.
Der Wagenkörper 6 weist einen U-förmigen Querschnitt auf und kann als ein Massivteil gefertigt sein. Innerhalb der Ausnehmung 5 des Linearwagens 2 sind an einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Wagenkörpers 6 zwei Wälzkörperlaufbahnen 8 derart ausgebildet, dass je eine Wälzkörperlaufbahn 8 des Wagenkörpers 6 je einer Wälzkörperlaufbahn 3 der Führungsschiene 1 benachbart ist. Die Wälzkörperlaufbahnen 8 des Wagenkörpers 6 können einen kreisbogenförmigen Querschnitt besitzen. Dabei ist es möglich, dass der Wagenkörper 6 im Bereich der Wälzkörperlaufbahnen 8 eine erhöhte Härte aufweist.
Zwischen den Wälzkörperlaufbahnen 3 der Führungsschiene 1 und den jeweils benachbarten Wälzkörperlaufbahnen 8 des Wagenkörpers 6 rollen Wälzkörper 9 ab, die insbesondere als Kugeln ausgebildet sein können. Zusätzlich zu den Wälzkörperlaufbahnen 8 weist der Wagenkörper 6 zwei Wälzkörperführungsbahnen 10 auf, die auf gleicher Höhe wie die Wälzkörperlaufbahnen 8 an den Außenseiten der Schenkel des U-förmigen Wagenkörpers 6 ausgebildet sind. Der Begriff „Wälzkörperführungsbahn” wird deshalb statt des Begriffs „Wälzkörperlaufbahn” verwendet, um deutlich zu machen, dass die Wälzkörperführungsbahnen 10 lediglich der Rückführung der Wälzkörper 9 dienen, aber keine Trag- oder Stützfunktion haben und damit erheblich geringeren Belastungen als die Wälzkörperlaufbahnen 3, 8 ausgesetzt sind. Beim Abrollen zwischen den Wälzkörperlaufbahnen 3 der Führungsschiene 1 und den Wälzkörperlaufbahnen 8 des Wagenkörpers 6 sowie beim Abrollen auf den Wälzkörperführungsbahnen 10 des Wagenkörpers 6 bewegen sich die Wälzkörper 9 entlang geradliniger Bahnkurven.
Das Gehäuse 7 weist ein oberes Gehäuseteil 11 und ein unteres Gehäuseteil 12 auf, die jeweils direkt oder indirekt am Wagenkörper 6 befestigt sind. Die Begriffe „oben” und „unten” werden aus Gründen der Anschaulichkeit verwendet und beziehen sich auf eine Orientierung des Linearwagens 2, bei der die Ausnehmung 5 des Wagenkörpers 6 bezogen auf die Schwerkraftrichtung nach unten weist und bei der der Linearwagen 2 bezogen auf die Schwerkraftrichtung oben auf der Führungsschiene 1 angeordnet ist.
Das obere Gehäuseteil 11 umschließt die beiden Schenkel des U-förmigen Querschnitts des Wagenkörpers 6 an ihren Außenseiten und weist zwei Wälzkörperführungsbahnen 13 auf, die jeweils den Wälzkörperführungsbahnen 10 des Wagenkörpers 6 gegenüberliegen. Die Wälzkörperführungsbahnen 13 des oberen Gehäuseteils 11 können im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet sein. Weiterhin weist das obere Gehäuseteil 11 zwei Halterungen 14 auf, die jeweils in der Ausnehmung 5 des Linearwagens 2 im Bereich zwischen der Führungsschiene 1 und dem Wagenkörper 6 oberhalb der Wälzkörper 9 angeordnet sind.
Das untere Gehäuseteil 12 umschließt die beiden Schenkel des U-förmigen Querschnitts des Wagenkörpers 6 an ihren Stirnseiten und weist zwei Wälzkörperführungsbahnen 15 auf, die jeweils den Wälzkörperführungsbahnen 10 des Wagenkörpers 6 gegenüberliegen und den Wälzkörperführungsbahnen 13 des oberen Gehäuseteils 11 benachbart sind. Ebenso wie die Wälzkörperführungsbahnen 13 des oberen Gehäuseteils 11 können auch die Wälzkörperführungsbahnen 15 des unteren Gehäuseteils 12 im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet sein. Das untere Gehäuseteil 12 weist weiterhin zwei Halterungen 16 auf, die jeweils in der Ausnehmung 5 des Linearwagens 2 im Bereich zwischen der Führungsschiene 1 und dem Wagenkörper 6 unterhalb der Wälzkörper 9 und demgemäß auf der zur die Halterung 14 des oberen Gehäuseteils 11 entgegengesetzten Seite der Wälzkörper 9 angeordnet sind.
Somit fixieren die Halterungen 14 des oberen Gehäuseteils 11 und die Halterungen 16 des unteren Gehäuseteils 12 die im Bereich der Ausnehmung 5 des Wagenkörpers 6 angeordneten Wälzkörper 9 verliersicher am Linearwagen 2. Wie im Folgenden noch näher beschrieben wird, wird diese verliersichere Fixierung der Wälzkörper 9 am Linearwagen 2 nur dann benötigt, wenn der Linearwagen 2 nicht auf der Führungsschiene 1 montiert ist.
Die Wälzkörperführungsbahnen 10 des Wagenkörpers 6, die Wälzkörperführungsbahnen 13 des oberen Gehäuseteils 11 und die Wälzkörperführungsbahnen 15 des unteren Gehäuseteils 12 bilden zusammen zwei außerhalb der Ausnehmung 5 des Wagenkörpers 6 angeordnete Rückführkanäle für die Wälzkörper 9 aus, in denen die Wälzkörper 9 belastungsfrei zu den Wälzkörperlaufbahnen 3, 8 der Führungsschiene 1 und des Wagenkörpers 6 zurückgeführt werden. Somit kommt es bei einer Bewegung des Linearwagens 2 relativ der Führungsschiene 1 zu einer umlaufenden Bewegung der Wälzkörper 9, die teils in einer Belastungszone zwischen den Wälzkörperlaufbahnen 3, 8 der Führungsschiene 1 und des Wagenkörpers 6 und teils lastfrei in den Rückführkanälen erfolgt. Während des gesamten Umlaufs bewegen sich die Wälzkörper 9 in einer Ebene. Dies gilt sowohl für sich genommen für jeden der beiden Wälzkörperumläufe um die Schenkel des Wagenkörpers 6 als auch insgesamt unter Einbeziehung sämtlicher Wälzkörper 9 der beiden Wälzkörperumläufe.
Insgesamt besteht die Funktionsweise der in den 1 und 2 dargestellten Linearführung darin, dass die zwischen den Wälzkörperlaufbahnen 3 der Führungsschiene 1 und den Wälzkörperlaufbahnen 8 des Wagenkörpers 6 und angeordneten Wälzkörper 9 den Linearwagen 2 auf der Führungsschiene 1 abstützen und gleichzeitig führen. Bei einer Bewegung des Linearwagens 2 entlang der Führungsschiene 1 rollen die Wälzkörper 9 zwischen den Wälzkörperlaufbahnen 3 der Führungsschiene 1 und den Wälzkörperlaufbahnen 8 des Wagenkörpers 6 ab. Da die Wälzkörper 9 dabei den Linearwagen 2 stützen und führen, sind die Wälzkörper 9 bei dieser Abrollbewegung belastet. Wenn die Wälzkörper 9 im Rahmen dieser Abrollbewegung am Ende der Wälzkörperlaufbahnen 8 des Wagenkörpers 6 angekommen sind, werden sie in einer im Folgenden noch näher beschriebenen Weise umgelenkt und gelangen dabei in die Rückführkanäle. Während des Durchgangs durch die Rückführkanäle sind die Wälzkörper 9 nicht belastet. Am Ende der Rückführkanäle erfolgen wieder eine Umlenkung und ein Übergang in den Bereich zwischen den Wälzkörperlaufbahnen 3 der Führungsschiene 1 und den Wälzkörperlaufbahnen 8 des Wagenkörpers 6.
3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Wagenkörpers 6 in unterschiedlichen Seitenansichten. In 3 ist eine Querseite des Wagenkörpers 6 dargestellt, die quer zur Bewegungsrichtung des Linearwagens 2 verläuft. In 4 ist eine Längsseite des Wagenkörpers 6 dargestellt, die parallel zur Bewegungsrichtung des Linearwagens 2 verläuft.
Aus den 3 und 4 ist entnehmbar, dass auf der Querseite des Wagenkörpers 6 innere Wälzkörperumlenkbahnen 17 in das Material des Wagenkörpers 6 eingearbeitet sind, die auf der Längsseite jeweils in die Wälzkörperlaufbahnen 8 und in die Wälzkörperrückführbahnen 10 des Linearwagens 2 übergehen. Mit anderen Worten, die inneren Wälzkörperumlenkbahnen 17 sind ebenso wie die Wälzkörperlaufbahnen 8 und die Wälzkörperrückführbahnen 10 einteilig mit dem Wagenkörper 6 ausgebildet und somit in den Wagenkörper 6 integriert, so dass ein kontinuierlicher Übergang zwischen den Wälzkörperlaufbahnen 8 und den inneren Wälzkörperumlenkbahnen 17 und auch zwischen den Wälzkörperrückführbahnen 10 und den inneren Wälzkörperumlenkbahnen 17 ausgebildet ist. Auf den inneren Wälzkörperumlenkbahnen 17 rollen die Wälzkörper 9 während des Übergangs von den Wälzkörperlaufbahnen 8 des Wagenkörpers 6 zu den Wälzkörperrückführbahnen 10 des Wagenkörpers 6 und umgekehrt während des Übergangs von den Wälzkörperrückführbahnen 10 des Wagenkörpers 6 zu den Wälzkörperlaufbahnen 8 des Wagenkörpers 6 ab. Demgemäß sind die inneren Wälzkörperumlenkbahnen 17 des Wagenkörpers 6 bezüglich ihrer Formgebung auf die Form der Wälzkörper 9 abgestimmt und können insbesondere einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen. Beim Abrollen auf den inneren Wälzkörperumlenkbahnen 17 des Wagenkörpers 6 bewegen sich die Wälzkörper 9 entlang einer gekrümmten Bahnkurve.
Aus 3 geht weiter hervor, dass sich über fast die gesamte Querseite des Wagenkörpers 6 eine Nut 18 erstreckt. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, dient die Nut 18 der formschlüssigen Fixierung des oberen Gehäuseteils 11 am Wagenkörper 6.
5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel des oberen Gehäuseteils 11 in unterschiedlichen perspektivischen Darstellungen. In der Darstellung der 6 ist das oberen Gehäuseteil 11 gegenüber der 5 um 180° gedreht.
In 5 ist ein langgezogener Vorsprung 19 erkennbar, der sich über fast die gesamte Querseite des oberen Gehäuseteils 11 erstreckt. Der Vorsprung 19 ist bezüglich seiner Anordnung und seiner Abmessungen so auf die Nut 18 des Wagenkörpers 6 abgestimmt, dass er in die Nut 18 eingreifen kann und dadurch das obere Gehäuseteil 11 formschlüssig am Wagenkörper 6 fixiert werden kann. Die Befestigung des oberen Gehäuseteils 11 am Wagenkörper 6 kann somit durch Einclipsen erfolgen, wobei das obere Gehäuseteil 11 im Bereich des Vorsprungs 19 zunächst geringfügig nachgibt und dann elastisch zurückfedert, so dass der Vorsprung 19 des oberen Gehäuseteils 11 in die Nut 18 des Wagenkörpers 6 gepresst wird.
Wie aus 6 hervorgeht weist das obere Gehäuseteil 11 weiterhin zwei Nuten 20, 21 auf, die nebeneinander angeordnet sind und sich parallel zueinander über einen Teilbereich der Querseite des oberen Gehäuseteils 11 erstrecken. Zudem weist das obere Gehäuseteil 11 im Bereich seiner vier Ecken je einen Zapfen 22. Die Zapfen 22 erstrecken sich senkrecht zur Hauptebene des oberen Gehäuseteils 11 und sind ebenso wie die Nuten 20, 21 für die Fixierung des unteren Gehäuseteils 12 am oberen Gehäuseteil 11 von Bedeutung. Dies wird im Folgenden noch näher erläutert.
In der Nähe jedes Zapfens 22 ist je eine äußere Wälzkörperumlenkbahn 23 ausgebildet. Die äußeren Wälzkörperumlenkbahnen 23 des oberen Gehäuseteils 11 sind bezüglich Formgebung und Anordnung so auf die Wälzkörper 9 und die inneren Wälzkörperumlenkbahnen 17 des Wagenkörpers 6 abgestimmt, dass die Wälzkör per 9 zwischen den inneren Wälzkörperumlenkbahnen 17 und den äußeren Wälzkörperumlenkbahnen 23 abrollen können.
Im Bereich beider Querseiten des oberen Gehäuseteils 11 sind jeweils von innen nach außen aufeinanderfolgend ein Schmiermittelreservoir 24 und eine Dichtung 25 angeordnet. Das Schmiermittelreservoir 24 und die Dichtung 25 können jeweils in eine dafür vorgesehene Aussparung im oberen Gehäuseteil 11 mit Übermaß eingesetzt und durch ihre Elastizität geklemmt sein. Mögliche Ausgestaltungen des Schmiermittelreservoirs 24 und der Dichtung 25 werden anhand der 7 bis 11 näher erläutert.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Schmiermittelreservoirs 24 in Seitenansicht. Eine zugehörige Aufsicht ist in 8 dargestellt. Das Schmiermittelreservoir 24 kann als ein flachstückartiger Schaumkörper ausgebildet sein, der eine U-förmige Gestalt aufweist und mit Öl oder einem sonstigen Schmiermittel getränkt ist. Auf den Innenseiten der Schenkel des U ist je eine bogenförmige Ausbuchtung 26 ausgebildet. Das Schmiermittelreservoir 24 kann beispielsweise aus einem komprimierten Polyurethanschaum mit einer offenzelligen, homogenen Porenstruktur gefertigt sein.
Das Schmiermittelreservoir 24 dient dazu, die Wälzkörper 9 und insbesondere die Kontaktflächen zwischen den Wälzkörpern 9 und den Wälzkörperlaufbahnen 3, 8 der Führungsschiene 1 und des Wagenkörpers 6 mit Schmiermittel zu versorgen. Demgemäß können die Ausbuchtungen 26 des Schmiermittelreservoirs 24 in der Ebene der Wälzkörper 9 angeordnet sein und im montierten Zustand des Linearwagens 2 an den Wälzkörperlaufbahnen 3 der Führungsschiene 1 anliegen. Durch den berührenden Kontakt zwischen den Ausbuchtungen 26 des Schmiermittelreservoirs 24 und den Wälzkörperlaufbahnen 3 der Führungsschiene 1 kommt es zu einer Benetzung der Wälzkörperlaufbahnen 3 mit Schmiermittel.
9 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Dichtung 25 in Seitenansicht. Zugehörige Schnittdarstellungen sind in den 10 und 11 gezeigt.
Ähnlich wie das Schmiermittelreservoir 24 weist auch die Dichtung 25 eine U-förmige Gestalt auf. Allerdings ist die Dichtung 25 nicht flach ausgebildet, sondern in Form eines Winkelprofils. Auf ihrer Innenseite, d. h. im Innenraum des U, weist die Dichtung 25 ein stumpfwinkelig ausgebildetes Lippenpaar 27 auf, das sich nach innen erstreckt. Auf den Innenseiten der Schenkel des U bildet das Lippenpaar 27 je eine bogenförmige Ausbuchtung 28 aus. Die Ausbuchtungen 28 des Lippenpaares 27 entsprechen in Ausprägung und Anordnung ungefähr den Ausbuchtungen 26 des Schmiermittelreservoirs 24. Die Dichtung 25 kann beispielsweise aus Polyurethan gefertigt sein.
Die Dichtung 25 dient dazu, den Linearwagen 2 gegen die Führungsschiene 1 abzudichten, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Innenraum des Linearwagens 2 und ein Eindringen von Verunreinigungen von der Umgebung in den Innenraum des Linearwagens 2 zu verhindern. Demgemäß liegt das Lippenpaar 27 der Dichtung 25 im montierten Zustand des Linearwagens 2 berührend an der Führungsschiene 1 an. Durch das Lippenpaar 2 ist eine gleichermaßen gute Dichtwirkung für beide Bewegungsrichtungen des Linearwagens 2 relativ zur Führungsschiene 1 gewährleistet.
12 und 13 zeigen ein Ausführungsbeispiel des unteren Gehäuseteils 12 in unterschiedlichen perspektivischen Darstellungen. In der Darstellung der 13 ist das untere Gehäuseteil 12 gegenüber der 12 um 180° gedreht.
Das untere Gehäuseteil 12 weist zwei zueinander beabstandete längliche Komponenten 29 auf, die im Bereich ihrer Enden durch je einen U-förmig ausgebildeten Steg 30 verbunden sind. Jede Komponente 29 weist neben der bereits in 2 dargestellten Wälzkörperführungsbahn 15 und der Halterung 16 äußere Wälzkörperumlenkbahnen 31 auf, die kontinuierlich in die Wälzkörperführungsbahn 15 des unteren Gehäuseteils 12 übergehen und ähnlich wie die äußeren Wälzkörperumlenkbahnen 23 des oberen Gehäuseteils 11 ausgebildet sind. In der Nähe jeder äußeren Wälzkörperumlenkbahn 31 des unteren Gehäuseteils 12 ist je eine Bohrung 32 zur Aufnahme je eines Zapfens 22 des oberen Gehäuseteils 11 ausgebildet. Dadurch kann eine gute Ausrichtung der äußeren Wälzkörperumlenkbahnen 23 des oberen Gehäuseteils 11 und der äußeren Wälzkörperumlenkbahnen 31 des unteren Gehäuseteils 12 zueinander erreicht und dadurch eine präzise Führung der Wälzkörper 9 auch in den Umlenkbereichen gewährleistet werden. Auf den Innenseiten der Stege 30 ist jeweils ein quer zum unteren Gehäuseteil 12 verlaufender Vorsprung 33 ausgebildet. Anordnung und Abmessungen der Vorsprünge 33 sind auf die Nuten 20, 21 des oberen Gehäuseteils 11 abgestimmt, so dass die Vorsprünge 33 des unteren Gehäuseteils 12 jeweils in eine der Nuten 20, 21 des oberen Gehäuseteils 11 eingeclipst werden können. Jede Komponente 29 des unteren Gehäuseteils 12 weist auf ihrer Unterseite mehrere Querrippen 34 auf, die insbesondere Versteifungszwecken dienen können
Der Zusammenbau des Linearwagens 2 kann auf folgende Weise erfolgenden:
Zunächst wird das obere Gehäuseteil 11 dem Wagenkörper 6 von der Seite her genähert, auf der die Ausnehmung 5 im Wagenkörper 6 ausgebildet ist. Gegen Ende der Annäherungsbewegung werden die Vorsprünge 19 des oberen Gehäuseteils 11 in die Nuten 18 des Wagenkörpers 6 eingeschnappt (siehe 3 und 5) und dadurch das obere Gehäuseteil 11 formschlüssig am Wagenkörper 6 befestigt.
Danach wird das untere Gehäuseteil 12 mit den Stegen 30 voran dem oberen Gehäuseteil 11 und damit auch dem Wagenkörper 6 angenähert, bis die Vorsprünge 33 auf den Stegen 30 des unteren Gehäuseteils 12 in die Nuten 20 des oberen Gehäuseteils 11 einrasten, nicht jedoch bereits in die Nuten 21 und dadurch eine erste Raststellung ausgebildet wird. In der ersten Raststellung sind die Halterungen 14 des oberen Gehäuseteils 11 und die Halterungen 16 des unteren Gehäuseteils 12 noch so weit voneinander entfernt, dass es möglich ist, Wälzkörper 9 zwischen den Halte rungen 14, 16 hindurch zuführen und dadurch den Linearwagen 2 mit Wälzkörpern 9 zu befüllen. Für diese Befüllung wird der Linearwagen 2 auf einer Montageschiene angeordnet, die eine Befüllung des Linearwagens 2 mit Wälzkörpern 9 ermöglicht und gleichzeitig verhindert, dass bereits eingefüllte Wälzkörper 9 wieder herausfallen.
Wenn die Befüllung des Linearwagens 2 mit Wälzkörpern 9 abgeschlossen ist, wird der Linearwagen 2 von der Montageschiene abgezogen und dabei das untere Gehäuseteil 12 dem oberen Gehäuseteil 11 so weit angenähert, dass die Vorsprünge 33 des unteren Gehäuseteils 12 zunächst aus den Nuten 20 des oberen Gehäuseteils 11 herausgedrückt werden und dann in die Nuten 21 des oberen Gehäuseteils 11 einrasten und dadurch eine zweite Raststellung ausgebildet wird. In der zweiten Raststellung ist der Abstand zwischen den Halterungen 14, 16 des oberen Gehäuseteils 11 und des unteren Gehäuseteils 12 so weit reduziert, dass die Wälzkörper 9 nicht mehr durchpassen. Die Wälzkörper 9 sind somit verliersicher im Linearwagen 2 eingeschlossen und zwar auch dann, wenn der Linearwagen 2 nicht auf der Führungsschiene 1 angeordnet ist. Mit der Ausbildung der zweiten Raststellung haben der Wagenkörper 6, das obere Gehäuseteil 11 und das untere Gehäuseteil 12 ihre Endpositionen zueinander erreicht, so dass der Zusammenbau des Linearwagens 2 abgeschlossen ist.
Der Linearwagen 2 kann dann ohne zusätzliche Sicherungsmaßnahmen im Hinblick auf die Wälzkörper 9 separat von der Führungsschiene 1 gehandhabt werden, beispielsweise separat von der Führungsschiene 1 ausgeliefert werden. Außerdem besteht jederzeit nach dem Anbringen des Linearwagens 2 an der Führungsschiene 1 die Möglichkeit, den Linearwagen 2 ohne zusätzliche Sicherungsmaßnahmen von der Führungsschiene 1 abzuziehen ohne dass das Risiko besteht, dass die Wälzkörper 9 aus dem Linearwagen 2 herausfallen.
Im Betriebszustand der fertig montierten Linearführung ist der Linearwagen 2 auf der Führungsschiene 1 beliebig linear verschiebbar. Dabei bestehen seitens des Linearwagens 2 keine Einschränkungen bzgl. der möglichen Verschiebewege, da die Wälzkörper 9 jeweils auf in sich geschlossenen Bahnen umlaufen und somit kein Anschlag vorhanden ist, der die Verschiebestrecke des Linearwagens 2 begrenzt. Seitens der Führungsschiene 1 oder durch die Einbauumgebung wird es aber in der Regel Einschränkungen bzgl. der Verschiebbarkeit des Linearwagens 2 geben.
Bei der Verschiebung des Linearwagens 2 rollen jeweils einige der Wälzkörper 9 zwischen den Wälzkörperlaufbahnen 3 der Führungsschiene 1 und den Wälzkörperlaufbahnen 8 des Wagenkörpers 6 ab und können dabei sehr hohen Belastungen ausgesetzt sein. Da die Wälzkörperlaufbahnen 3, 8 der Führungsschiene 1 und des Wagenkörpers 6 sowie die Wälzkörper 9 für diese Belastungen ausgelegt sind, resultieren allein aus den hohen Belastungen in der Regel keine Probleme.
Wenn die Wälzkörper 9 im Rahmen ihrer Abrollbewegung am Ende der Wälzkörperlaufbahnen 3, 8 angelangt sind, erfolgt ein Übergang in die Umlenkbereiche, die jeweils durch die inneren Wälzkörperumlenkbahnen 17 des Wagenkörpers 6 und die äußeren Wälzkörperumlenkbahnen 23, 31 des oberen Gehäuseteils 11 und des unteren Gehäuseteils 12 gebildet werden. Zu Beginn dieses Übergangs können die Wälzkörper 9 immer noch hohen Belastungen ausgesetzt sein, so dass Unstetigkeiten im Übergangsbereich zu einer Geräuschentwicklung und zu erhöhtem Verschleiß führen können. Durch die einteilige Ausbildung insbesondere der Wälzkörperlaufbahnen 8 und der inneren Wälzkörperumlenkbahnen 17 des Wagenkörpers 6 können Unstetigkeiten im Übergangsbereich weitgehend vermieden werden. Demgemäß vollzieht sich der Übergang der Wälzkörper 9 aus den Lastbereichen in die Umlenkbereiche bei der erfindungsgemäßen Linearführung nahezu geräuschlos und ohne nennenswerten Verschleiß. Gleiches gilt für den Übergang der Wälzkörper 9 aus den Umlenkbereichen in die Lastbereiche.

1: Führungsschiene
2: Linearwagen
3: Wälzkörperlaufbahn
4: Bohrung
5: Ausnehmung
6: Wagenkörper
7: Gehäuse
8: Wälzkörperlaufbahn
9: Wälzkörper
10: Wälzkörperführungsbahn
11: Oberes Gehäuseteil
12: Unteres Gehäuseteil
13: Wälzkörperführungsbahn
14: Halterung
15: Wälzkörperführungsbahn
16: Halterung
17: Innere Wälzkörperumlenkbahn
18: Nut
19: Vorsprung
20: Nut
21: Nut
22: Zapfen
23: Äußere Wälzkörperumlenkbahn
24: Schmiermittelreservoir
25: Dichtung
26: Ausbuchtung
27: Lippenpaar
28: Ausbuchtung
29: Komponente
30: Steg
31: Äußere Wälzkörperumlenkbahn
32: Bohrung
33: Vorsprung
34: Querrippe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 69222443 T2 [0003]

Claims

Linearwagen mit – einem Wagenkörper (6), der Wälzkörperlaufbahnen (8) und eine Ausnehmung (5) zur Aufnahme einer Führungsschiene (1) aufweist, – Wälzkörpern (9), die auf den Wälzkörperlaufbahnen (8) abrollen, – einem Gehäuse (7), das am Wagenkörper (6) befestigt ist, – dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) eine erste Halterung (14) aufweist, die wenigstens partiell in der Ausnehmung (5) des Wagenkörpers (6) angeordnet ist und die Wälzkörper (9) verliersicher am Linearwagen (2) fixiert.
Linearwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halterung (14) die Wälzkörper (9) in Zusammenwirkung mit einer zweiten Halterung (16) verliersicher fixiert.
Linearwagen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Halterung (16) als ein Bestandteil des Gehäuses (7) ausgebildet ist.
Linearwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) ein erstes Gehäuseteil (11) und ein zweites Gehäuseteil (12) aufweist.
Linearwagen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halterung (14) als ein Bestandteil des ersten Gehäuseteils (11) und/oder die zweite Halterung (16) als ein Bestandteil des zweiten Gehäuseteils (12) ausgebildet ist.
Linearwagen nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (11) und das zweite Gehäuseteil (12) über eine Formschluss-Verbindung miteinander verbunden sind.
Linearwagen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussverbindung eine erste Raststellung und eine zweite Raststellung aufweist, wobei das erste Gehäuseteil (11) und das zweite Gehäuseteil (12) in der zweiten Raststellung einander stärker angenähert sind als in der ersten Raststellung.
Linearwagen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (9) in der ersten Raststellung vom Linearwagen (2) entfernbar und in der zweiten Raststellung verliersicher am Linearwagen (2) fixiert sind.
Linearwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkörper (6) und das Gehäuse (7) Wälzkörperführungsbahnen (10, 13, 15) zur Führung der Wälzkörper (9) aufweisen.
Linearwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkörper (6) und das Gehäuse (7) Wälzkörperumlenkbahnen (17, 23) zur Umlenkung der Wälzkörper (9) aufweisen.
Linearwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (9) in einem in sich geschlossenen Wälzkörperumlauf angeordnet sind.
Linearwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Wälzkörper (9) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
Linearwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (9) als Kugeln ausgebildet sind.
Linearwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenkörper (6) aus Metall gefertigt ist.
Linearwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) aus Kunststoff gefertigt ist.
Linearwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) eine Dichtung (25) aufweist.
Linearwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) ein Schmiermittelreservoir (24) aufweist.
Linearführung mit einer Führungsschiene (1) und einem Linearwagen (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Linearwagen (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Verfahren zum Zusammenbau eines Linearwagens (2) aus einem Wagenkörper (6), Wälzkörpern (9), einem ersten Gehäuseteil (11) und einem zweiten Gehäuseteil (12), wobei – das erste Gehäuseteil (11) am Wagenkörper (6) befestigt wird, – das zweite Gehäuseteil (12) in einer Montageposition am ersten Gehäuseteil (11) oder am Wagenkörper (6) befestigt wird, – die Wälzkörper (9) in den Linearwagen (2) eingefüllt werden – das zweite Gehäuseteil (12) in eine Endposition überführt und dann fixiert wird und dadurch die Wälzkörper (9) verliersicher eingeschlossen werden.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (12) in der Montageposition und in der Endposition jeweils formschlüssig am ersten Gehäuseteil (11) oder am Wagenkörper (6) fixiert wird.