DE19610486A1 - Linearführungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Linearführungssystem aus einer Führungsschiene und einem in Laufrichtung verschiebbar auf der Führungsschiene gelagerten Laufwagen mit Rollkörpern, die die Laufflächen des Laufwagens zu den Auflageflächen der Führungsschiene beabstanden.

Im Werkzeugmaschinenbau (siehe hierzu Seite 749 ff. in DUBBEL, 13. Auflage, 1974) sind Linearführungssysteme mit Rollen- oder Kugelführung bekannt, die in Großmaschinen und Präzisionsmaschinen eingebaut werden. U.a. werden die Laufwagen auf Flachkäfigen mit Kugeln, Rollen oder Nadeln gelagert. Die Rollkörper laufen auf gehärteten und geschliffenen, flachen oder V-förmigen Führungsbahnen.

Des weiteren werden in Führungen umlaufende Rollkörper eingesetzt. Das Spiel zwischen Auflage- bzw. Laufflächen von Laufwagen und Führungsbahnen sollte möglichst eng sein, um die Auflagefläche des Laufwagens auf der Führungsbahn zu erhöhen und damit die Flächenpressung herabzusetzen, die wiederum den Verschleiß bestimmt.

Um ein spiel freies Verschieben des Laufwagens zu gewährleisten, muß das Spiel bei den bekannten Ausführungsformen durch Nachstellen von Stellschrauben minimiert werden. Derzeit werden Führungsschienen und Laufwagen verwendet, deren Profil durch Schleifen oder Feinfräsen hergestellt wird. Nachteilig wirkt sich der hohe Fertigungsaufwand zur Erzielung der erforderlichen Oberflächengüte der Profile auf die Herstellungskosten aus, da viele Arbeitsschritte nötig sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Linearführungssystem aus einer Führungsschiene und einem in Laufrichtung verschiebbar auf der Führungsschiene gelagerten Laufwagen, insbesondere mit Rollen- oder Kugelführungen zu schaffen, das aus einfach und damit kostengünstig hergestellten Einzelteilen, wie Führungsschiene und Laufwagen, gebildet ist und ein enges Spiel zwischen den Auflage- und Laufflächen der Einzelteile aufweist, welches durch ein einfaches Meßverfahren bestimmt wird und eine optimale Auswahl der Kugelkörper ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruches 1 gelöst, wobei die in den Unteransprüchen ausgeführten Gestaltungsmerkmale weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Aufgabenlösung darstellen.

Das erfindungsgemäße Linearführungssystem besteht aus einer Führungsschiene und einem auf Rollkörpern gelagerten Laufwagen mit stranggepreßten Profilen, insbesondere Aluminium-Profilen, wobei das herstellungsbedingte Spiel zwischen den Laufflächen und Auflageflächen durch in Führungen des Laufwagens umlaufende Rollkörper, vorzugsweise Kugeln, mit einem an das Spiel angepaßten Durchmesser ausgeglichen wird.

Der Laufwagen weist an seiner der Führungsschiene zugewandten Unterseite beidseitig einer sich in Laufrichtung erstreckenden Führungsnut spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete Umlaufführungen auf. Eine Umlaufführung besteht aus zwei parallel zueinander verlaufenden Führungskanälen und bogenförmigen, die Führungskanäle geschlossen verbindenden Umlenkungen. Der eine Führungskanal ist eine die Lauffläche bildende Rollführung mit einem hinterschnittenen vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt. Die Öffnungsweite der den Austritt der Kugeln bildenden Öffnung der Rollführung ist kleiner als der halbe Umfang des Querschnittes der Rollführung. Eine möglich kleine Öffnungsweite insbesondere kleiner als ein viertel Umfang des Querschnittes hat sich als vorteilhaft erwiesen, da die Führung der Kugeln in der Rollführung besonders stabil ist. Der andere Führungskanal ist eine im Profilkern angeordnete Rückführung mit geschlossenem Umfang zum Rücklauf der Kugeln. Die Umlaufführung wird durch an den Stirnseiten des Laufwagens angebrachte Abschlußkappen mit bogenförmigen Umlenkungsführungen zur Verbindung der Rollführung mit der Rückführung geschlossen.

Im Gegensatz zu den herkömmlich hergestellten Führungsschienen und Laufwagen weisen die Strangpreßteile bereits nach der Herstellung das endgültige Profil auf, da beim Strangpressen die Führungen und die Nuten direkt eingearbeitet werden. Weitere Bearbeitungsschritte, wie Schleifen der Führungsbahnen und Bohren der Umlaufführungen, entfallen. Um den Verschleiß der Auflage- und Laufflächen der Strangpreßteile zu senken, sind diese Oberflächen gehärtet. Hierzu werden gehärtete Einsatz- oder Aussatzleiste, insbesondere aus gehärtetem Stahl, verwendet.

Das Material der umlaufenden Kugeln ist entsprechend der Härte der Lauf- und Auflageflächen der Profile ausgewählt, um den Verschleiß gering zu halten. Bei eloxierten Profiloberflächen werden Kunststoffkugeln eingesetzt, und bei hartcoatierten oder plasmagehärteten Profiloberflächen sind die umlaufenden Kugeln aus Metall.

Um ein Verkanten des Laufwagens und eine zusätzliche Abnutzung der Auflageflächen zu verhindern, wird bei auf der Führungsschiene aufgesetztem Laufwagen das optimale Spiel zwischen der Lauffläche des Laufwagens und der Auflagefläche der Führungsschiene durch Einführen von Meßstiften anstelle von Kugeln in die Rollführungen des Laufwagens ermittelt. Entsprechend dem Durchmesser der Meßstifte werden dann paßgenaue Kugeln in die Umlaufführung eingesetzt. Die Meßstifte sind in ihren Durchmessern um je 0,005 bis 0,03 mm, vorzugsweise 0,01 mm abgestuft. Der optimale Kugeldurchmesser wird für jede der Rollführungen neu bestimmt.

Das herstellungsbedingte Spiel wird durch die umlaufenden Kugeln mit dem mittels oben beschriebenen Meßverfahren bestimmten Durchmesser ausgeglichen.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Perspektive eines Linearführungssystems mit einem auf einer Führungsschiene verschiebbar gelagerten Laufwagen mit umlaufender Kugelführung,

Fig. 2 eine Perspektive des Laufwagens nach Fig. 1 in Explosionsdarstellung.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Linearführungssystem besteht aus einer Führungsschiene (1) mit T-förmigem Querschnitt und einem auf umlaufenden Kugeln (3) verschiebbar gelagerten Laufwagen (2).

Fig. 1 zeigt ein inneres Führungssystem des Laufwagens (2). Der T-Steg der Führungsschiene (1) greift in eine Führungsnut (9) an der der Führungsschiene (1) zugewandten Unterseite (8) des Laufwagens (2) ein. Beidseitig der sich in Laufrichtung (L) erstreckenden Führungsnut (9) sind spiegelsymmetrisch zueinander vier Umlaufführungen (6, 7), an der die Lauffläche (4) bildenden Unterseite (8) des Laufwagens (2) angeordnet.

Die in den Umlaufführungen (6, 7) gehaltenen Kugeln (3) gleichen das herstellungsbedingte Spiel (S) der Strangpreßprofile (1, 2) zwischen der Lauffläche (4) des Laufwagens (2) und der Auflagefläche (5) der Führungsschiene (1) aus. Der Kugeldurchmesser ist entsprechend des mittels Meßverfahrens bestimmten paßgenauen Durchmessers der Meßstifte ausgewählt. Die Laufeigenschaften des Laufwagens (2) in Verbindung mit der Führungsschiene (1) sind dann optimiert, da das Spiel zwischen beiden Teilen minimiert ist. Je nach Eigenschaften der Strangpreßteile (1, 2), Oberflächengüte und Härte, werden als Rollkörper (3) Metall- oder Kunststoffkugeln verwendet.

In Fig. 2 sind die wesentlichen Bestandteile (2, 3, 10) des Laufwagens (2) dargestellt. Deutlich erkennbar sind die Umlaufführungen (6, 7) des Laufwagens (2), die aus zwei parallel beabstandeten Führungskanälen und den Umlenkungen (11) bestehen. Die Lauffläche (4) der Kugeln (3) auf der Auflagefläche (5) der Führungsschiene (1) wird durch die unterseitige Rollführung (6a, 7a) gebildet, die einen hinterschnittenen, kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Öffnungsweite der den Austritt der Kugeln (3) bildenden Öffnung der Rollführung (6a, 7a) ist kleiner als ihr halber Umfang. In der im Profilkern angeordneten Rückführung (6b, 7b) werden die Kugeln zurückgeführt.

Die geschlossene Umlaufführung (6, 7) wird durch stirnseitig angebrachte Abschlußkappen (10) mit bogenförmigen Umlenkungen (11) zur Verbindung der Rollführung (6a, 7a) mit der Rücklaufführung (6b, 7b) erzielt.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform eines Linearführungssystems ist der Laufwagen (2) auf außenliegenden Führungen verschiebbar gelagert.

Claims (11)

1. Linearführungssystem aus einer Führungsschiene (1) und einem in Laufrichtung (L) verschiebbar auf der Führungsschiene (1) gelagerten Laufwagen (2) mit Rollkörpern (3), die die Laufflächen (4) des Laufwagens (2) zu den Auflageflächen (5) der Führungsschiene (1) beabstanden, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (1) und der Laufwagen (2) stranggepreßte Profile sind und das herstellungsbedingte Spiel (S) zwischen den Lauf- und Auflageflächen (4, 5) durch in Führungen (6, 7) des Laufwagens (2) umlaufende Rollkörper (3), vorzugsweise Kugeln mit paßgenauem Durchmesser, ausgeglichen ist.

2. Linearführungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufwagen (2) an seiner der Führungsschiene (1) zugewandten Unterseite (8) beidseitig einer sich in Laufrichtung (L) erstreckenden Führungsnut (9) spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete Umlaufführungen (6, 7) mit kreisförmigem Querschnitt aufweist.

3. Linearführungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umlaufführung (6, 7) aus einer die Lauffläche (4) des Laufwagens (2) bildenden Rollführung (6a, 7a), einer parallel zur Rollführung (6a, 7a) beabstandeten, im Profilkern des Laufwagens (2) angeordneten Rückführung (6b, 7b) und bogenförmigen, die parallelen Führungskanäle (6a, 6b, 7a, 7b) verbindenden Umlenkführungen (11) gebildet ist.

4. Linearführungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß stirnseitig an dem Laufwagen (2) Abschlußkappen (10) angebracht sind, in die die bogenförmigen Umlenkführungen (11) zur Verbindung der Rollführung (6a, 7a) mit der Rückführung (6b, 7b) eingearbeitet sind.

5. Linearführungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollführung (6a, 7a) einen hinterschnittenen, vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt mit einer den Austritt der Kugeln (3) bildenden Öffnung hat und die Öffnungsweite kleiner als der halbe, vorzugsweise der viertel, Umfang des Querschnitts der Rollführung (6a, 7a) ist.

6. Linearführungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (5) der Führungsschiene (1) und/oder die Lauffläche (4) des Laufwagens (2) eine gehärtete Oberfläche aufweisen.

7. Linearführungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (5) der Führungsschiene (1) und/oder die Lauffläche (4) des Laufwagens (2) von einer gehärteten Einsatz- oder Aufsatzleiste gebildet ist.

8. Linearführungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Kugeln (3) an die Härte der Profiloberflächen der Führungsschiene (1) und des Laufwagens (2) angepaßt ist.

9. Linearführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei eloxierten Profiloberflächen die umlaufenden Kugeln (3) aus Kunststoff sind.

10. Linearführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei hartcoatierten Profiloberflächen die umlaufenden Kugeln (3) aus Metall sind.

11. Verfahren zur Bestimmung des Laufspieles zwischen der Lauffläche (4) des Laufwagens (2) und der Auflagefläche (5) der Führungsschiene (1) in einem Linearführungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß bei auf die Führungsschiene (1) aufgesetztem Laufwagen (2) in die Rollführungen (6a, 7a) Meßstifte mit feinfühlig abgestuftem Durchmesser eingesteckt werden und dadurch das optimale (minimale) Laufspiel (S) zwischen Laufwagen (2) und Führungsschiene (1) festgelegt wird und dann entsprechend paßgenaue Rollkörper (3), vorzugsweise Kugeln, in die umlaufende Führung (6, 7) eingebracht werden.