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Die Erfindung betrifft einen Führungswagen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der
DE 10 2007 056 858 A1 ist ein Linearwälzlager mit einem Führungswagen bekannt. Gemäß den
1 und
2 der
DE 10 2007 056 858 A1 umfasst das Linearwälzlager eine Führungsschiene
11, die sich mit einer im Wesentlichen konstanten Querschnittsform in eine Längsrichtung
111 erstreckt. Der Führungswagen umfasst einen insgesamt U-förmigen Hauptkörper
14 aus Metall, insbesondere Wälzlagerstahl, der die Führungsschiene umgreift. An dem Hauptkörper sind insgesamt vier im Wesentlichen ebene Traglaufbahnen
142 vorgesehen, die zugeordneten Schienenlaufbahnen
112 an der Führungsschiene parallel gegenüber liegen. Zwischen den Traglaufbahnen und den Schienlaufbahnen ist jeweils eine Reihe von zylindrischen Wälzkörpern
45 angeordnet, so dass der Führungswagen in Längsrichtung gegenüber der Führungsschiene beweglich ist. Jeder Traglaufbahn ist ein Rücklaufkanal
341 zugeordnet, der in einem gesonderten Rücklaufrohr
34 aus Kunststoffausgebildet ist. Das Rücklaufrohr ist in einer Rücklaufbohrung
143 des Hauptkörpers aufgenommen. Die Traglaufbahn ist über gebogene Umlenkkanäle mit dem zugeordneten Rücklaufkanal verbunden, so dass die Wälzkörper endlos umlaufen können. Die gebogenen Umlenkkanäle sind in gesonderten Umlenkbaugruppen
21 angeordnet, die an zwei gegenüberliegenden, in Längsrichtung weisenden Stirnflächen
141 des Hauptkörpers angebracht sind.
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Der Nachteil des bekannten Führungswagens besteht darin, dass der Hauptkörper aus Metall und das Rücklaufrohr aus Kunststoff einen deutlich voneinander abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Da Führungswagen typischerweise schwankende Temperaturen aufweisen, kommt es zu Längendifferenzen zwischen dem Rücklaufrohr und dem Hauptkörper. Dies kann zu Spalten zwischen dem Rücklaufkanal und dem gebogenen Umlenkkanal führen, welchen den Wälzkörperablauf stören. Es kann aber auch vorkommen, dass das Rücklaufrohr unter Vorspannung zwischen den Umlenkbaugruppen eingespannt ist, so dass es zu Verformungen an den genannten Bauteilen kommt, die den Wälzkörperablauf ebenfalls stören. Ein gestörter Wälzkörperablauf äußert sich in einer erhöhten Geräuschentwicklung und einem ungleichförmigen Verschiebewiderstand des Führungswagens bei einer Bewegung entlang der Führungsschiene.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Führungswagen, mit einem verbesserten Wälzkörperablauf bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach besteht das Rücklaufrohr aus einem Kompensationsteil, das mit einem Kunststoffmantel umformt ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient dieses Verbundbauteils ergibt sich aus den Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Bestandteile und deren Elastizität. Das Kompensationsteil besteht aus Metall, vorzugsweise aus Stahl. Es hat damit den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Hauptkörper, der vorzugsweise ebenfalls aus Stahl besteht. Der Kunststoffmantel besitzt demgegenüber eine vergleichsweise geringe Steifigkeit, so dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Verbundbauteils im Wesentlichen durch das Kompensationsteil geprägt wird, welches sich über die gesamte Länge des Rücklaufrohres erstreckt. Folglich dehnen sich das Rücklaufrohr und der Hauptkörper bei Erwärmung gleich, so dass es nicht mehr zu den genannten Längendifferenzen und mithin zu Störungen des Wälzkörperablaufs kommen kann.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Der Kunststoffmantel kann durch wenigstens einen im Wesentlichen quer zur Längsrichtung verlaufenden Schlitz in mehrere Längsabschnitte geteilt sein. Hierdurch werden Verspannungen innerhalb des Rücklaufrohres minimiert. Durch den vorzugsweise schmalen Schlitz erfährt der Kunststoffmantel eine erhebliche Schwächung seiner Steifigkeit, so dass unterschiedliche Wärmedehnungen des Kompensationsteils und des Kunststoffmantels nur geringe Spannungen zur Folge haben. Weiter ist ausgeschlossen, dass sich der Kunststoffmantel so weit ausdehnt, dass seine Gesamtlänge größer als der Abstand zwischen den beiden Umlenkbaugruppen ist, so dass er zwischen diesen eingespannt wäre. Somit ist auch. nicht zu befürchten, dass sich das Rücklaufrohr aufgrund von Wärmespannungen verbiegt.
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Der Schlitz kann schräg zur Längsrichtung verlaufen, wobei die Wälzkörper vorzugsweise zylindrisch ausgebildet sind. Wenn der Schlitz genau senkrecht zur Längsrichtung verläuft, können zylindrische Wälzkörper in den Schlitz hineinfallen, so dass deren Bewegung im Rücklaufrohr gebremst wird. Durch den vorgeschlagenen schrägen Schlitz wird dieser Effekt ausgeschlossen, so dass der Wälzkörperablauf verbessert wird.
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Das Kompensationsteil kann langgestreckt ausgebildet sein, wobei es mehrere Formschlussmittel aufweist, die formschlüssig in den Kunststoffmantel eingreifen, wobei an den beiden gegenüberliegenden Enden des Kompensationsteils je wenigstens ein Formschlussmittel vorgesehen ist. Das genannte Umformen des Kompensationsteils mit dem Kunststoffmantel geschieht vorzugsweise im Kunststoffspritzgussverfahren. Dabei wird das vorgefertigte Kompensationsteil in die Spritzgussform eingelegt, die anschließend geschlossen und unter Druck mit zähflüssigem Kunststoff gefüllt wird. Im Ergebnis weist der Kunststoff nur eine geringe Haftung an dem Kompensationsteil aus Metall auf. Es ist daher zu befürchten, dass diese Haftung durch Wärmespannungen aufgehoben wird, so dass der erfindungsgemäße Effekt nicht mehr eintritt. Durch die vorgeschlagenen Formschlussmittel, die formschlüssig in den Kunststoffmantel eingreifen, kann dies verhindert werden. Hierbei sind die Formschlussmittel insbesondere in den Endbereichen des Kompensationsteils vorgesehen, so dass dort sichergestellt ist, dass sich der Kunststoffmantel nicht gegenüber dem Kompensationsteil verschiebt. Hierdurch könnte der Eingriff zwischen dem Rücklaufrohr und der Umlenkbaugruppe gestört werden. Bei den Formschlussmitteln kann es sich beispielsweise um Vorsprünge oder Verdickungen am Kompensationsteil handeln. Es können aber auch Durchbrüche, insbesondere kreisrunde Bohrungen, vorgesehen sein.
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Das Rücklaufrohr kann aus zwei gesonderten Halbschalen zusammengesetzt sein, die jeweils für sich ein Kompensationsteil aufweisen, welches mit einem Kunststoffmantel umformt ist. Die Innenform eines einstückigen Rücklaufrohres ist nur mit Schwierigkeiten im Kunststoffspritzgussverfahren herzustellen. Deshalb wird das Rücklaufrohr typischerweise aus zwei Halbschalen zusammen gesetzt, die wesentlich einfacher im Kunststoffspritzgussverfahren herstellbar sind. Hierbei muss gewährleistet sein, dass beide Halbschalen für sich im Wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen wie der Hauptkörper, da die Verbindungsmittel zwischen den Halbschalen nicht dafür geeignet sind, Wärmespannungen zu übertragen. Wenn beide Halbschalen mit einem Kompensationsteil ausgestattet werden, wird dieses Ziel erreicht.
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Beide Halbschalen können mit Schlitzen versehen sein, wobei die Schlitze der beiden. Halbschalen in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Wie bereits angesprochen können die Schlitze den Wälzkörperablauf stören. Durch den Versatz der Schlitze in Längsrichtung erhält man zwei gesonderte Störstellen, deren Störwirkung geringer ist als die Störwirkung von zwei Schlitzen, die sich an der gleichen Längsposition befinden.
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Der Kunststoffmantel kann das Kompensationsteil quer zur Längsrichtung formschlüssig halten. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass sich das Kompensationsteil nicht von dem Kunststoffmantel löst. Dabei kann daran gedacht sein, dass der Kunststoffmantel das Kompensationsteil vollständig umschließt. Zwecks Einsparung von Bauraum ist es jedoch sinnvoll, dass wenigstens eine Seitenfläche des Kompensationsteils nicht von dem Kunststoffmantel umschlossen ist. In diesem Fall kann der Formschluss dadurch hergestellt werden, dass das Kompensationsteil in einer hinterschnittenen Nut des Kunststoffmantels aufgenommen ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
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1 einen Querschnitt eines Linearwälzlagers mit einem erfindungsgemäßen Führungswagen;
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2 eine Explosionsansicht des Führungswagens nach 1;
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3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rücklaufrohres;
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4 einen Querschnitt des Rücklaufrohres nach 3; und
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5 eine Explosionsansicht des Rücklaufrohres nach 3.
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1 zeigt einen Querschnitt eines Linearwälzlagers 10 mit einem erfindungsgemäßen Führungswagen 20. Die Führungsschiene 12 des Linerwälzlagers 10 erstreckt sich mit einer konstanten Querschnittsform in eine Längsrichtung 11, die senkrecht zur Zeichenebene ausgerichtet ist. Der Hauptkörper 21 des Führungswagens 20 besteht aus Metall, nämlich Stahl und ist im Querschnitt betrachtet U-förmig ausgebildet, wobei er die Führungsschiene 12 umgreift. An der Führungsschiene 12 sind insgesamt vier ebene Schienenlaufbahnen 13 vorgesehen, die jeweils einer Traglaufbahn 22 am Führungswagen 20 parallel gegenüber liegen. Die Traglaufbahnen 22 sind jeweils an einer gesonderten Laufbahneinlage 23 aus gehärtetem Wälzlagerstahl ausgeführt, welche mit dem verbleibenden Hauptkörper 21 verklebt ist.
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Zwischen der Schienenlaufbahn 13 und der Traglaufbahn 22 ist jeweils eine Reihe von zylindrischen Wälzkörpern 14 angeordnet, die in dem Führungswagen 20 endlos umlaufen können. Hierfür ist jeder Traglaufbahn 22 ein Rücklaufkanal 31 zugeordnet. Der im Querschnitt betrachtet rechteckige Rücklaufkanal 31 ist in einem gesonderten Rücklaufrohr 30 aus Kunststoff ausgebildet, welches in eine kreisrunde Rücklaufbohrung 24 im Hauptkörper 21 eingebaut ist. Die zylindrischen Wälzkörper weisen zwei ebene Stirnflächen auf, die senkrecht zu den Laufbahnen 13; 22 ausgerichtet sind, wobei die Wälzkörper 14 an den Stirnflächen seitlich geführt werden.
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2 zeigt eine Explosionsansicht des Führungswagens 20 nach 1. An den beiden in Längsrichtung 11 weisenden Enden des Hauptkörpers 21 ist je eine Umlenkbaugruppe 50 angebracht. Die beiden Umlenkbaugruppen 50 sind identisch ausgeführt. Sie bestehen aus einer Endkappe 52, in die zwei Umlenkstücke 53 eingebaut sind, wobei zwischen der Endkappe 52 und dem Hauptkörper 21 eine Umlenkplatte 57 eingebaut ist. An den genannten Teilen sind die Begrenzungsflächen 51 der insgesamt vier gebogenen Umlenkkanäle in einer Umlenkbaugruppe 50 ausgebildet. Die gebogenen Umlenkkanäle 51 verbinden die Traglaufbahn mit dem Rücklaufkanal 31 im Rücklaufrohr 30, so dass die Wälzkörper endlos umlaufen können.
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Die Umlenkbaugruppen 50 sind jeweils mit vier Schraubbolzen 56 mit dem Hauptkörper 21 verschraubt. Auf der dem Hauptkörper 21 abgewandten Seite der Umlenkbaugruppe 50 sind eine Enddichtung 54 und ein Abstreifblech 55 befestigt.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rücklaufrohres 30. Das Rücklaufrohr 30 ist aus zwei identischen Halbschalen 33 zusammengesetzt, die bezüglich einer Klappachse 34 um 180° gedreht zueinander angeordnet sind. Die Klappachse 34 verläuft in der Längsmitte des Rücklaufrohres 30 quer zur Längsrichtung 11. Jede Halbschale 33 umfasst ein Kompensationsteil 38 und einen Kunststoffmantel 35. Das Kompensationsteil 38 erstreckt sich mit einer im Wesentlichen konstanten T-förmigen Querschnittsform über die gesamte Länge des Rücklaufrohres 30. An den beiden gegenüberliegenden Enden des Kompensationsteils 38 ist je eine kreisförmige Verdickung 39 an dem Kompensationsteil 38 einstückig vorgesehen, die als Formschlussmittel dient. Anstelle der Verdickung 39 kann auch ein Durchbruch, beispielsweise eine kreisrunde Bohrung vorgesehen sein. Das Kompensationsteil 38 besteht aus Stahl und besitzt somit den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Hauptkörper.
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Der Kunststoffmantel 35 umformt das Kompensationsteil 38. Er ist im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt. Dabei wurde das Kompensationsteil 38 in die Spritzgussform eingelegt, wobei anschließend zähflüssiger Kunststoff in diese unter Druck eingespritzt wurde. Dadurch wird der Kunststoff im Wesentlichen spaltfrei an das Kompensationsteil 38 angepasst. Zwischen den Formschlussmitteln 39 am Kompensationsteil 38 und dem Kunststoffmantel 35 besteht somit Formschluss.
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Der Kunststoffmantel 35 einer Halbschale weist jeweils einen schmalen Schlitz 37 auf, der schräg zur Längsrichtung 11 ausgerichtet ist. Durch den Schlitz 37 werden die Halbschalen 33 in zwei ungleich lange Teile geteilt, die ausschließlich über das Kompensationsteil 38 miteinander verbunden sind. Die beiden identischen Halbschalen 33 sind bezüglich der Klappachse um 180° gedreht zueinander angeordnet, so dass die Schlitze 37 der beiden Halbschalen 33 an verschiedenen Längspositionen befinden.
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Durch die Formschlussmittel 39 ist die Lage des Kunststoffmantels 35 bezüglich der Enden des Kompensationsmittels 38 festgelegt. Wenn sich das Kompensationsteil 38 und der Kunststoffmantel 35 aufgrund einer Temperaturänderung unterschiedlich ausdehnen, kann eine Ausgleichsbewegung zwischen den genannten Teilen nur im Bereich der Schlitze 37 in der Mitte des Rücklaufrohres 30 erfolgen. Die Gesamtlänge des Rücklaufrohres 30 wird damit nur durch die Länge des Kompensationsteils 38 bestimmt, welches den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist wie der Hauptkörper.
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An dieser Stelle ist anzumerken, dass der Kunststoffmantel 35 nach dem Spritzgießen mit einer geringen Haftkraft an dem Kompensationsteil 38 anhaftet. Diese Haftkraft wird jedoch bewusst so klein ausgelegt, dass eine Verschiebung zwischen Kunststoffmantel 38 und Kompensationsteil 35 abseits der Formschlussmittel möglich ist. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass das Kompensationsteil 38 eine im Wesentlichen konstante Querschnittsform aufweist, damit eine derartige Verschiebung möglich ist. Auf diese Weise wird eine Verbiegung des Rücklaufrohres 30 aufgrund des Bimetalleffekts auf ein Mindestmaß beschränkt oder ganz vermieden.
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Das Rücklaufrohr 30 besitzt eine insgesamt rechteckige Innenquerschnittsform, die mit geringem Spiel an die zylindrischen Wälzkörper des Führungswagens angepasst ist. Die Außenform des Rücklaufrohres 30 ist beispielhaft als Zylinderform dargestellt. Es versteht sich von selbst, dass die Außenform des Rücklaufrohres 30 nach den Erfordernissen des Kunststoffspritzgussverfahrens auszuführen ist, so dass ein Verzug des Rücklaufrohres 30 vermieden wird, wobei gleichzeitig der Materialverbrauch minimiert wird. Hierbei wird üblicherweise eine Form angestrebt, die im Wesentlichen konstante Wanddicken aufweist, was bei dem Beispiel gemäß 3 nicht in genügendem Maße der Fall ist.
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4 zeigt einen Querschnitt des Rücklaufrohres 30 nach 3. Hinzuweisen ist insbesondere auf die T-förmige Querschnittsform des Kompensationsteils 38. Alternativ kann auch jede andere Querschnittsform gewählt werden, die als Gegenkontur am Kunststoffmantel 35 eine hinterschnittene Nut 36 erzeugt, so dass der Kunststoffmantel 35 das Kompensationsteil 38 quer zur Längsrichtung 11 formschlüssig hält.
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Hinzuweisen ist noch auf die Seitenfläche 40 des Kompensationsteils 38, die nicht von dem Kunststoffmantel 35 bedeckt ist. Diese Ausführung wurde zum Einen gewählt, damit das Rücklaufrohr 30 in eine Rücklaufbohrung mit möglichst geringem Durchmesser eingebaut werden kann. Zum Anderen kann das Kompensationsteil 38 unmittelbar an einer Wand der Spritzgussform angelegt werden, um dieses in der genannten Form zu positionieren.
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5 zeigt eine Explosionsansicht des Rücklaufrohres 30 nach 3. Hierbei ist insbesondere zu erkennen, dass der Wälzkörper 14 mit seiner zylindrischen Außenumfangsfläche nur jeweils zur Hälfte über einen der Schlitze 37 rollt. Damit ist ausgeschlossen, dass er in den Schlitz 37 hineinfällt, wodurch der Wälzkörperablauf gestört würde.
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Weiter sind die beiden identischen Halbschalen 33 des Rücklaufrohres 30 gezeigt. Darüber hinaus ist die über die Längserstreckung konstante Querschnittsform des Halteteils 38 zu erkennen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Linearwälzlager
- 11
- Längsrichtung
- 12
- Führungsschiene
- 13
- Schienenlaufbahn
- 14
- Wälzkörper
- 20
- Führungswagen
- 21
- Hauptkörper
- 22
- Traglaufbahn
- 23
- Laufbahneinlage
- 24
- Rücklaufbohrung
- 30
- Rücklaufrohr
- 31
- Rücklaufkanal
- 33
- Halbschale
- 34
- Klappachse
- 35
- Kunststoffmantel
- 36
- hinterschnittene Nut
- 37
- Schlitz
- 38
- Kompensationsteil
- 39
- Formschlussmittel
- 40
- Seitenfläche, die nicht vom Kunststoffmantel umschlossen ist
- 50
- Umlenkbaugruppe
- 51
- Begrenzungsfläche des gebogenen Umlenkkanals
- 52
- Endkappe
- 53
- Umlenkstück
- 54
- Enddichtung
- 55
- Abstreifbleich
- 56
- Schraubbolzen
- 57
- Umlenkplatte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007056858 A1 [0002, 0002]