DE4216899A1 - Mehrschlitten-einschienen- linearbewegungseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzlager-Linearbewegungseinheit, insbesondere eine Bewegungseinheit mit mehreren Schlitten.

Bekannte Wälzlager-Linearbewegungseinheiten enthalten eine sich über einen gegebenen Längenabschnitt erstreckende Schiene, einen beweglich an der Schiene gelagerten Schlitten und mehrere Wälzkörper, zum Beispiel Kugeln oder Rollen, die sich zwischen der Schiene und dem Schlitten befinden, um einen Rollkontakt zwischen diesen Teilen zu bilden. Typischerweise besitzt die langgestreckte Schiene ein Paar sich gegenüberliegender Seiten, von denen jede mit einer inneren Führungsnut ausgestattet ist, die sich parallel zur Längsachse der Schiene erstreckt. Der Schlitten hat im allgemeinen U-förmigen Querschnitt mit einem horizontalen Abschnitt oder Steg und einem Paar von den ent­ gegengesetzten Seiten des Stegs vertikal herabhängende Ab­ schnitte oder Schenkel, wobei der Schlitten mit der Oberseite nach unten auf der Schiene sitzt, wobei er die Schiene über­ spreizt. An jedem Schenkel ist eine äußere Führungsnut ausge­ bildet, die der dazugehörigen inneren Führungsnut der Schiene gegenüberliegt, so daß durch jeweils ein Paar aus innerer und äußerer Führungsnut ein Führungskanal gebildet wird. Der Schlitten besitzt typischerweise ein Paar Endlos-Umlaufbahnen, die jeweils einen dem Führungs­ kanal entsprechenden Last-Bahnabschnitt, einen Rücklauf- Bahnabschnitt und ein Paar gekrümmte Verbindungs-Bahnab­ schnitte aufweisen, die jeweils die entsprechenden Enden der Last- und Rücklaufbahnabschnitte miteinander verbinden. In den Endlos-Umlaufbahnen befinden sich mehrere Wälzkörper.

Typischerweise enthält die Führungsschiene lediglich einen Schlitten, der verschieblich, das heißt abrollbar, auf der Schiene gelagert ist. Werden zwei Schlitten benötigt, so sind im allgemeinen zwei Schienen oder zwei gesamte Bewegungseinheiten vorhanden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearbewegungseinheit der eingangs genannten Art anzu­ geben, bei der auf getrennten Bewegungsbahnen, die an einer einzigen Schiene gebildet sind, mehrere Schlitten linear bewegbar sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Wälzlager-Linear­ bewegungseinheit stehen mehrere Schlitten zur Verfügung, und dementsprechend vergrößert sich die Anzahl möglicher Anwen­ dungsgebiete. Besonders hervorzuheben sind die kompakte Bauweise der gesamten Linearbewegungseinheit.

Die Schiene besitzt eine erste und eine zweite Führungsein­ heit, die separat voneinander ausgebildet sind. Zumindest ein erster Schlitten ist verschieblich an der Schiene gelagert und steht in Eingriff mit der ersten Führungseinrichtung. Zumindest ein zweiter Schlitten ist verschieblich an der Schiene gelagert und steht mit der zweiten Führungseinrichtung in Eingriff. Mehrere erste Wälzkörper befinden sich zwischen der Schiene und dem ersten Schlitten, der mit der ersten Führungseinrichtung in Eingriff steht, und mehrere zweite Wälzkörper befinden sich zwischen der Schiene und dem zweiten, mit der zweiten Führungseinrichtung in Eingriff stehenden Schlitten.

Vorzugsweise besitzt jeder von dem ersten und dem zweiten Schlitten ein Paar Endlos-Umlaufbahnen, die jeweils einen Last-Bahnabschnitt, einen Rücklauf-Bahnabschnitt und ein Paar gekrümmter Verbindungs-Bahnabschnitte aufweist, wobei letztere die entsprechenden Enden der Last- und der Rücklauf- Bahnabschnitte verbinden. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erste sowie die zweite Führungseinrichtung ein Paar erster beziehungsweise zweiter Führungsnuten, die sich parallel zur Längsachse der Schiene erstrecken. Der erste und der zweite Schlitten enthalten vorzugsweise ein Paar dritter beziehungsweise vierter Führungsnuten, und jede der dritten Führungsnuten gehört zu einer entsprechenden Nut des Paares erster Führungsnuten, während jede der vierten Führungs­ nuten zu einer entsprechenden Nut des Paares zweiter Führungs­ nuten gehört.

In einer Ausgestaltung der Erfindung hat die Schiene etwa U-förmigen Querschnitt mit einem horizontalen Steg und einem Paar vertikaler Abschnitte oder Schenkel, die von den ent­ gegengesetzten Seiten des Stegs herabhängen. Die ersten Führungsnuten sind in einander abgewandten äußeren Seiten­ flächen der Schiene ausgebildet, während die zweiten Führungs­ nuten in den sich gegenüberliegenden inneren Seitenflächen der Schiene ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform besitzt der erste Schlitten ebenfalls etwa U-förmigen Querschnitt mit einem horizontalen Steg und ein Paar vertikaler Schenkel, die von den einander abgewandten Seiten des Stegs herabhängen, wobei der Schlitten verschieblich auf der Schiene gelagert ist, indem er die Schiene überspreizt. Dabei sind die den ersten Führungsnuten zugehörigen dritten Führungsnuten in den inneren Seitenflächen der vertikalen Schenkel des ersten Schlittens ausgebildet. Die ersten Wälzkörper befinden sich zwischen dem ersten Schlitten und der Schiene.

Die zweiten Führungsnuten sind in den sich gegenüberliegenden inneren Seitenflächen der vertikalen Schenkel der Schiene ausgebildet. Die vierten Führungsnuten befinden sich in den einander abgewandten äußeren Seitenflächen des zweiten Schlittens, wobei diese Führungsnuten den zweiten Führungsnuten der Schiene gegenüberliegen. Damit kann der zweite Schlitten etwa rechteckigen Querschnitt haben, wobei er im wesentlichen von dem durch den U-förmigen Querschnitt der Schiene gebildeten Raum aufgenommen wird. Vorzugsweise besitzt der zweite Schlitten ebenfalls ein Paar Endlos-Umlaufbahnen, die jeweils mehrere zweite Wälzkörper beinhalten. Die zweiten Wälzkörper schaffen mithin einen Rollkontakt zwischen der Schiene und dem zweiten Schlitten. Da die Schiene mit separaten ersten und zweiten Führungseinrichtungen ausgestattet ist, um den ersten und den zweiten Schlitten getrennt voneinander auf der Schiene zu lagern, können sich der erste und der zweite Schlitten linear bezüglich der Schiene und unabhängig voneinander bewegen. Da sich bei der bevorzugten Ausführungsform der erste und der zweite Schlitten auf entgegengesetzten Seiten, oder oben und unten bezüglich der Schiene bewegen, die Schiene vorzugsweise derart ausgebildet, daß an jedem Endabschnitt von ihr ein Lagerungsabschnitt gebildet ist. In diesem Fall wird die Schiene nach Art einer Brücke ge­ haltert, wobei der erste und der zweite Schlitten sich unabhängig voneinander geradlinig vor und zurück bewegen können.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wälzlager-Linearbewegungseinheit mit mehreren Schlitten und einer einzelnen Schiene, und

Fig. 2 eine schematische Querschnittansicht der Linear­ bewegungseinheit nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Wälzlager-Linearbewegungs­ einheit mit mehreren Schlitten und einer einzelnen Schiene. Diese Bewegungseinheit kann man auch als Mehrschlitten- Einschienen-Wälzlager-Linearbewegungseinheit bezeichnen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, enthält die vorliegende Linearbewegungseinheit eine langgestreckte Schiene 1, einen oberen Schlitten 2 und einen unteren Schlitten 3. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat die Schiene 1 etwa U-förmigen Querschnitt und enthält einen horizontalen Steg sowie ein Paar vertikaler Schenkel, die von einander abge­ wandten Seiten des horizontalen Stegs herabhängen. Obschon nicht speziell dargestellt, besitzt die Schiene 1 an jedem Ende einen Lagerungsabschnitt, so daß die Schiene 1 in der Luft angeordnet werden kann, ähnlich wie eine Brücke. Im dargestellten Beispiel besitzt die Schiene 1 eine äußere Seitenfläche 4, die mit einer Führungsnut 5 versehen ist, die bei dieser Ausführungsform einen kreisförmigen Quer­ schnitt hat und sich parallel zur Längsachse der Schiene 1 geradlinig erstreckt. Weiterhin ist in einer inneren Seiten­ fläche 6 eine Führungsnut 7 mit ebenfalls kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, die sich ebenfalls parallel zur Längsachse der Schiene 1 geradlinig erstreckt.

Der obere Schlitten 2 besitzt ebenfalls U-förmigen Quer­ schnitt mit einem horizontalen Steg und einem Paar verti­ kaler herabhängender Schenkel an den einander abgewandten Seiten des horizontalen Stegs. Der obere Schlitten 2 besitzt ein Paar erster Endlos-Umlaufbahnen, jeweils umfassend einen Last-Bahnabschnitt, einen Rücklauf-Bahn­ abschnitt und ein Paar gekrümmter Verbindungs-Bahnabschnitte, die jeweils entsprechende Enden der Last- und der Rücklauf- Bahnabschnitte verbinden, wie es an sich bekannt ist. In der inneren Seitenfläche jedes vertikalen Schenkels des oberen Schlittens 2 ist eine Führungsnut ausgebildet, die kreisförmigen Querschnitt hat und zu einer entsprechenden Führungsnut der Schiene 1 gehört, mit der sie einen ent­ sprechenden Last-Bahnabschnitt der zugehörigen ersten Endlos- Umlaufbahn bildet.

Jede der ersten Endlos-Umlaufbahnen besitzt mehrere Wälz­ körper 8, im vorliegenden Beispiel Kugeln, so daß die Kugeln in dem Last-Bahnabschnitt einen Rollkontakt zwischen der Schiene 1 und dem oberen Schlitten 2 bilden. Damit kann sich der obere Schlitten 2 relativ zu der Schiene 1 linear bewegen, und zwar so weit, wie sich die Schiene 1 in jeder Richtung erstreckt, was durch einen Doppelpfeil A angedeutet ist. Der obere Schlitten 2 besitzt außerdem an seiner Ober­ seite mehrere Montage-Gewindelöcher, so daß man an dem oberen Schlitten 2 unter Verwendung dieser Montagelöcher irgendein Objekt fixieren kann.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat der untere Schlitten 3 etwa rechteckigen Querschnitt und besitzt somit ein Paar einander abgewandter Seitenflächen, die den zugehörigen inneren Seitenflächen der vertikalen Schenkel der Schiene 1 gegenüberliegen. Der untere Schlitten 3 besitzt außerdem ein Paar zweiter Endlos-Umlaufbahnen, jeweils umfassend einen Last-Bahnabschnitt, einen Rücklauf-Bahnabschnitt und ein Paar gekrümmter Verbindungs-Bahnabschnitte, die jeweils die entsprechenden Enden der Last- und Rücklauf-Bahnabschnitte miteinander verbinden. Jeder der Last-Bahnabschnitte wird definiert durch die Führungsnut 7 in der inneren Seiten­ fläche der Schiene 1 und der zugehörigen Führungsnut in einer Seitenfläche des unteren Schlittens 3, gegenüberliegend der inneren Seitenfläche der Schiene 1.

Jedes Paar der Endlos-Umlaufbahnen des unteren Schlittens 3 besitzt außerdem mehrere Rollkörper 3, im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel Kugeln, so daß die Kugeln zwischen der Schiene 1 und dem unteren Schlitten 3 sich in den Last- Bahnabschnitten befinden. Damit läßt sich der untere Schlitten 3 ebenfalls linear entlang der Schiene 1 so weit relativ zu der Schiene bewegen, wie sich die Schiene 1 erstreckt. Da in der Bodenfläche des unteren Schlittens 3 ein oder mehrere Montage-Gewindelöcher vorgesehen sind, kann an dem unteren Schlitten 3 ein gewünschtes Objekt fixiert werden.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu dem unteren Schlitten 3 ein weiterer unterer Schlitten 3a vorgesehen, der im Aufbau identisch wie der untere Schlitten 3 ausgebildet ist. Es sei angemerkt, daß noch ein oder mehrere weitere untere Schlitten vorgesehen sein könnten. Obschon nur ein einziger oberer Schlitten 2 hier dargestellt ist, könnten statt dessen zwei oder mehrere obere Schlitten vorhanden sein. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dienen Kugeln als Wälz­ körper, statt dessen kann man jedoch auch Rollen oder andere Wälzkörper verwenden, die eine ähnliche Funktion wie Kugeln oder Rollen haben. Obschon hier sogenannte Schlitten mit unbegrenztem Hub eingesetzt sind, könnten statt dessen auch sogenannte Schlitten mit begrenztem oder endlichem Hub ver­ wendet werden, und zwar entweder nur für einen der oberen und unteren Schlitten, oder für unteren und oberen Schlitten.

Das oben beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel besitzt eine Schiene 1 mit etwa U-förmigem Querschnitt. Die Schiene 1 kann allerdings praktisch beliebigen Querschnitt haben, abhängig von dem jeweiligen Anwendungsfall. So zum Bei­ spiel kann die Schiene 1 einen rechteckigen Querschnitt haben, wobei dann die im Querschnitt rechteckige Schiene mit einem zusätzlichen Paar von Führungsnuten in ihren einander abgewandten Seitenflächen ausgestattet ist und der untere Schlitten 3 einen ähnlichen Aufbau besitzt wie der obere Schlitten 2, jedoch nur umgekehrt angeordnet ist. Alternativ kann die Schiene 1 H-förmigen Querschnitt haben, wobei dann der obere und der untere Schlitten 2 bzw. 3 entweder rechteckigen oder U-förmigen Querschnitt haben.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, sind entlang einer einzigen Schiene zwei getrennte Bewegungsbahnen sowie zwei getrennte Schlitten vorgesehen, wobei sich die Schlitten über die jeweiligen Bahnen unabhängig voneinander bewegen lassen. Damit kann die vorliegende Linearbewegungseinheit für verschiedenste Zwecke eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Werkstück an dem einen der beiden Schlitten vorüber­ gehend befestigt werden, während an dem anderen Schlitten vorübergehend ein Schneidwerkzeug befestigt ist. Dabei können diese beiden Schlitten dann relativ zueinander bewegt werden, während das Werkstück von dem betreffenden Schneidwerkzeug bearbeitet wird. Da in diesem Fall die beiden Bewegungsbahnen parallel zueinander laufen, läßt sich eine sehr genaue Be­ arbeitung durchführen.

Claims (9)

1. Linearbewegungseinheit, umfassend:

• - eine langgestreckte Schiene (1) mit einer ersten Führungs­ einrichtung (5), die sich parallel zur Längsachse der Schiene (1) erstreckt, um eine erste Bewegungsbahn zu bilden, und mit einer zweiten Führungseinrichtung (7), die sich parallel zu der Längsachse der Schiene (1) erstreckt, um eine zweite Bewegungsbahn, getrennt von der ersten Bewegungsbahn, zu bilden,
• - mindestens einen ersten Schlitten (2), der verschieblich an der Schiene (1) gelagert ist, um entlang der ersten Bahn zu laufen, wobei der erste Schlitten eine dritte Führungseinrichtung aufweist, die der ersten Führungseinrichtung zugeordnet ist, um einen ersten Führungskanal zu definieren,
• - mehrere erste Wälzkörper (8) in dem ersten Führungs­ kanal, um einen Rollkontakt zwischen der Schiene und dem ersten Schlitten (2) zu schaffen,
• - mindestens einen zweiten Schlitten (3), der ver­ schieblich an der Schiene (1) gelagert ist, um entlang dem zweiten Weg zu laufen, wobei der zweite Schlitten (3) eine vierte Führungseinrichtung aufweist, die der zweiten Führungseinrichtung zugeordnet ist, um so einen zweiten Führungskanal zu definieren, und
• - mehrere zweite Wälzkörper (9) in dem zweiten Führungs­ kanal, um einen Rollkontakt zwischen der Schiene und dem zweiten Schlitten (3) zu schaffen.

2. Bewegungseinheit nach Anspruch 1, bei der mindestens einer von dem ersten und dem zweiten Schlitten mindestens eine Endlos-Umlaufbahn aufweist, die einen Last-Bahnabschnitt, einen Rücklauf-Bahnabschnitt und ein Paar gekrümmter Verbindungs-Bahnabschnitte, die jeweils die entsprechenden Enden von Last- und Rücklauf­ bahnabschnitten miteinander verbinden, enthält, wobei der Last-Bahnabschnitt einem der Führungskanäle entspricht.

3. Bewegungseinheit nach Anspruch 2, bei der die Schiene (1) an jedem Ende mit einem Lagerungs­ abschnitt versehen ist, so daß sich die Schiene im mon­ tierten Zustand brückenähnlich in der Luft erstreckt.

4. Bewegungseinheit nach Anspruch 2, bei der die Schiene (1) einen etwa U-förmigen Querschnitt aufweist, welcher einen horizontalen Steg und ein Paar von den entgegengesetzten Seiten des horizontalen Stegs vertikal herabhängende Schenkelabschnitte enthält.

5. Bewegungseinheit nach Anspruch 4, bei der der erste Schlitten (2) ebenfalls etwa U-förmigen Querschnitt besitzt, der einen horizontalen Steg und ein Paar von dessen entgegengesetzten Seiten vertikal herab­ hängende Schenkel umfaßt, wobei der erste Schlitten (2) an der Schiene (1), diese überspreizend, verschieblich gelagert ist.

6. Bewegungseinheit nach Anspruch 5, bei der der zweite Schlitten (2) im wesentlichen in einem Raum angeordnet ist, der durch den U-förmigen Querschnitt der Schiene (1) definiert wird.

7. Bewegungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der zweite Schlitten etwa rechteckigen Quer­ schnitt besitzt.

8. Bewegungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Wälzkörper (8, 9) Kugeln sind.

9. Bewegungseinheit nach Anspruch 4, bei der die erste Führungseinrichtung ein Paar Führungs­ nuten aufweist, die in einem Paar äußerer Seitenflächen der Schiene (1) an einer Stelle ausgebildet sind, gemäß der der horizontale Steg zwischen dem Paar Führungsnuten sandwichartig eingeschlossen wird.