DE19940654C2

DE19940654C2 - Linearführung zur vorzugsweise geradlinigen Führung von Maschinenteilen und dergleichen

Info

Publication number: DE19940654C2
Application number: DE19940654A
Authority: DE
Inventors: Horst Franke; Joerg Engelhaaf
Original assignee: Franke and Heydrich GmbH
Current assignee: Franke and Heydrich GmbH
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2019-08-27
Also published as: DE19940654A1; DE19940654B8

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearführung zur vorzugsweise geradlinigen Führung von Maschinenteilen und dergleichen mit einer Führungsschiene und einer auf der Führungsschiene mittels drehbar gelagerter Stützrollen geführten Kassette, wobei die Führungsschiene vier Rollenlaufbahnen aufweist, die paarweise unter einem Winkel von vorzugsweise 90° zueinander ausgerichtet sind, und wobei die Kassette mit wenigstens sechs Stützrollen versehen ist.

Derartige Linearführungen sind aus der Praxis z. B. aus der DE 197 50 113 A1 bekannt und weisen den Vorteil auf, daß durch die symmetrische, spielfreie Anordnung der Stützrollen zu den Rollenlaufbahnen die Lage der Kassette gegen alle Krafteinwirkungen - ausgenommen Kräfte in Bewegungsrichtung - stabil sind. Wegen dieser symmetrischen Anordnung werden - jedenfalls theoretisch - keine axialen Kräfte auf die Stützrollen ausgeübt, so daß diese auf reinen Radiallagern (Nadellager, Gleitlager) laufen können.

In der Praxis treten jedoch einerseits Reibungskräfte zwischen den Stützrollen und den Rollenlaufbahnen auf, andererseits ist fertigungsbedingt mit Winkelfehlern der Rollenlaufbahnen bzw. der Stützrollenachsen zu rechnen, mit der Folge, daß Parallelitätsabweichungen zwischen den Rollenachsen und den Laufbahnen auftreten. Im Ergebnis greifen somit doch axiale Kräfte an den Rollen an, so daß diese in axialer Richtung abgestützt werden müssen. Dies geschieht in der Regel aus Kosten- und Platzgründen durch Gleitscheiben. Diese axiale Gleitlagerung hat jedoch mehrere Nachteile; einerseits tritt Verschleiß durch Reibung auf, andererseits erhöht sich der Rollwiderstand der Kassette in Abhängigkeit von der Last durch axiales Anlaufen der Rollen, was insbesondere bei reibungsarmen, hochbelastbaren Nadellagern von Nachteil ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Linearführung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine verschleißfreie Führung und ein lastunabhängiger Rollwiderstand der Kassette erreicht wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lauffläche der Stützrollen eine prismatische/trapezförmige Gestalt aufweist, und daß die Rollenlaufbahnen im Querschnitt der Lauffläche der Stützrollen angepaßt eine glatte oder ebenfalls prismatisch/trapezförmige Gestalt aufweisen, wobei der zwischen den Schrägen gebildete Mittelbereich eben ausgebildet ist.

Der durch die Erfindung erreichte Vorteil besteht im wesentlichen darin, daß die Rollen eine Zwangsführung auf der Laufbahn ohne zusätzliche Maßnahmen wie Gleitscheiben oder dergleichen erhalten. Auf diese Weise werden Verschleißerscheinungen durch Reibung an den Gleitscheiben vermieden. Außerdem kann keine lastabhängige Erhöhung des Rollwiderstandes der Kassette durch axiales Anlaufen der Rollen auftreten.

Im Rahmen der Erfindung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Radialkräfte von dem ebenen Mittelbereich der Stützrollen und Rollenlaufbahn aufgenommen werden und die seitlichen Schrägen die Rollen führen.

Zweckmäßigerweise befinden sich die seitlichen Schrägen an den Stützrollen und/oder an den Rollenlaufbahnen.

Dabei ist es weiter von Vorteil, wenn die seitlichen Schrägen gegenüber dem ebenen Mittelbereich einen Winkel β von größer als 15°, jedoch kleiner als 90° besitzen. Entscheidend ist hierbei, daß der Nutwinkel beta so klein sein soll, daß beim Abrollen infolge der unterschiedlichen Rollradien ein minimaler Schlupf auftritt. Andererseits müssen jedoch die Axialkräfte zur Zentrierung der Rollen auf den Laufbahnen so groß sein, daß die Rollen axial gegen die Reibung der Rollenlagerung bewegt werden können. Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Mittelbereich bei konkaven Stützrollen mit erhabenen seitlichen Schrägen etwas größer ist als der Mittelbereich der konvexen Rollenlaufbahn.

Ebenso besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß der Mittelbereich bei konvexen Stützrollen etwas kleiner ist als der Mittelbereich bei konkaver Rollenlaufbahn mit erhabenen seitlichen Schrägen.

Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Wiedergabe einer Linearführung im Querschnitt, wobei an einer der Stützrollen Gleitscheiben nach dem Stand der Technik vorgesehen sind,

Fig. 1a den Gegenstand nach Fig. 1 in einer ersten erfinderischen Ausgestaltung,

Fig. 1b den Gegenstand nach Fig. 1 in einer zweiten erfinderischen Ausgestaltung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ausführungsform mit konkaver Rolle, ebenem Mittelbereich und seitlichen Anlaufschrägen,

Fig. 4 eine Ausführungsform mit konvexer Rolle, ebenem Mittelbereich und seitlichen Anlaufschrägen.

Die in der Zeichnung dargestellte Linearführung dient vorzugsweise zur geradlinigen Führung von Maschinenteilen und dergleichen. Sie besteht im einzelnen aus einer Führungsschiene 1 und einer auf der Führungschiene 1 mittels drehbar gelagerten Stützrollen 2 geführten Kassette 3. Die Führungsschiene 1 besitzt vier Rollenlaufstäbe 6 mit ebenen Laufbahnen 4, die paarweise unter einem Winkel von α = 90° gemäß Fig. 1 zueinander ausgerichtet sind. Die Kassette 3 ist üblicherweise mit wenigstens sechs Stützrollen 2 versehen, so daß durch die symmetrische, spielfreie Anordnung der Rollen 2 zu den Rollenlaufbahnen 4 die Lage der Kassette 3 gegen alle Krafteinwirkungen - ausgenommen gegen Kräfte in Bewegungsrichtung - stabil ist. Durch die symmetrische Anordnung werden theoretisch keine axialen Kräfte auf die Rollen 2 ausgeübt, so daß die Stützrollen 2 auf reinen Radiallagern, zum Beispiel Nadellagern oder Gleitlagern, laufen können.

Wegen der zwischen den Stützrollen 2 und den ebenen Rollenlaufbahnen 4 auftretenden Reibung sowie fertigungsbedingten Winkelfehlern der ebenen Rollenlaufbahnen 4 oder auch der Rollenachsen treten Parallelitätsabweichungen zwischen den Rollenachsen und den ebenen Rollenlaufbahnen 4 auf, woraus letztendlich axiale Kräfte auf die Rollen 2 resultieren. Daher müssen die Stützrollen 2 auch in axialer Richtung abgestützt werden. Dies geschieht - wie dies in Fig. 1 angedeutet ist - mittels Gleitscheiben 5. Diese axiale Gleitlagerung hat jedoch die Nachteile, daß an den Gleitscheiben 5 Verschleiß durch Reibung auftritt und außerdem eine lastabhängige Erhöhung des Rollwiderstandes der Kassette 3 durch das axiale Anlaufen der Rollen 2 an den Gleitlagerungen auftritt.

Nach der Erfindung ist daher die Lauffläche der Stützrollen 2 prismatisch/trapezförmig gestaltet, wobei die Ausbildung konkav oder konvex gestaltet sein kann, wie dies aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht. Die Rollenlaufbahnen 4 sind im Querschnitt der Lauffläche der Stützrollen 2 entsprechend angepaßt. Hierdurch wird eine Zwangsführung der Rollen 2 durch die Laufbahn 4 erreicht, durch die toleranzbedingte Abweichungen in der Geometrie der ebenen Laufbahnen 4 oder Winkelfehler der Rollenachsen bzw. ebenen Rollenlaufbahn 4, die zu axialem Ausweichen der Rollen 2 führen, ausgeglichen werden können. Da somit eine Axiallagerung der Rollen 2 entfallen kann, werden Verschleißerscheinungen und Erhöhungen des Rollwiderstandes zuverlässig verhindert.

Die Rollenlaufbahnen 4 sind von in die Führungsschiene 1 eingesetzten Rollenlaufstäben 6 gebildet, wie dies aus der Zeichnung zu ersehen ist.

Der Nutwinkel β der Rollenlaufbahn 4 bzw. der Stützrollen 2 liegt zweckmäßigerweise im Bereich größer als 15°, wobei der Nutwinkel β jedenfalls kleiner als 90° ist.

Die Laufflächen der Stützrollen 2 bzw. der Rollenlaufbahnen 4 sind im Mittelbereich eben ausgebildet, wie dies in Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Der ebene Mittelbereich kann dann die Radiallast aufnehmen, während die seitlichen Schrägen zur Zentrierung der Rollen dienen können.

Grundsätzlich gilt für die Bemessung der aneinander ablaufenden Flächen, daß der Winkel β einerseits so klein sein sollte, daß beim Abrollen infolge der unterschiedlichen Rollradien ein minimaler Schlupf auftritt. Andererseits sollten die Axialkräfte zur Zentrierung der Rollen 2 auf den Laufbahnen 4 so groß sein, daß die Rollen 2 axial gegen die Reibung der Rollenlagerung bewegt werden können.

Claims

1. Linearführung zur vorzugsweise geradlinigen Führung von Maschinenteilen und dergleichen, mit einer Führungsschiene (1) und einer auf der Führungsschiene (1) mittels drehbar gelagerter Stützrollen (2) geführten Kassette (3), wobei die Führungsschiene (1) vier Rollenlaufbahnen (4) aufweist, die paarweise unter einem Winkel von vorzugsweise 90° zueinander ausgerichtet sind, und wobei die Kassette (3) mit wenigstens sechs Stützrollen (2) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche der Stützrollen (2) eine prismatisch/trapezförmige Gestalt aufweist, und daß die Rollenlaufbahnen (4) im Querschnitt der Lauffläche der Stützrollen (2) angepaßt eine glatte oder ebenfalls prismatisch/trapezförmige Gestalt aufweisen, wobei der zwischen den Schrägen gebildete Mittelbereich eben ausgebildet ist.

2. Linearführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialkräfte von dem ebenen Mittelbereich der Stützrollen (2) und Rollenlaufbahn (4) aufgenommen werden und die seitlichen Schrägen die Rollen führen.

3. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die seitlichen Schrägen an den Stützrollen (2) und/oder an den Rollenlaufbahnen (4) befinden.

4. Linearführung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Schrägen gegenüber dem ebenen Mittelbereich einen Winkel β von größer als 15°, jedoch kleiner als 90° besitzen.

5. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich bei konkaven Stützrollen (2) mit erhabenen seitlichen Schrägen etwas größer ist als der Mittelbereich der konvexen Rollenlaufbahn (4).

6. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich bei konvexen Stützrollen (2) etwas kleiner ist als der Mittelbereich bei konkaver Rollenlaufbahn (4) mit erhabenen seitlichen Schrägen.