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Die Erfindung betrifft eine Linearführung mit einem in X-Richtung angetriebenen Schlitten, der an bezüglich einer Y-Richtung parallel voneinander beabstandeten stabartigen Maschinenelementen in X-Richtung linear verschieblich geführt angeordnet ist.
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Derartige Linearführungen sind vielfach bekannt. Eine gattungsgemäße Linearführung wird beispielsweise in
DE 20 2012 003 942 U beschrieben. Wie Im Katalog der Anmelderin von 01/2011 offenbart, werden, um eine Linearführung in Y-Richtung und/oder Z-Richtung erzielen zu können, sogenannte Kreuztische und/oder eine Kombination von Linearführungen eingesetzt.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine gattungsgemäße Linearführung bereitzustellen, die eine zusätzliche Linearbewegung ermöglicht und dennoch einfacher aufgebaut ist.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen beschrieben. Die gestellte Aufgabe wird bereits dadurch gelöst, dass eines der stabartigen Maschinenelemente als Antriebswelle zur Übertragung eines Drehmomentes auf einen an oder in dem Schlitten angeordneten Lineargetriebes ausgebildet ist, das das Drehmoment in eine Linearbewegung relativ zu dem Schlitten umwandelt.
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Damit kann auf konstruktiv einfach eine zum Schlitten relative Bewegung bereitgestellt werden, die beispielsweise zur Einstellung einer Maschinenkomponente, wie Mischer, eingesetzt werden kann. Anders als im Stand der Technik mit der Kombination einzelner Linearführungen unter Anordnung auf dem Schlitten, können hier in Vereinfachung des Aufbaues Antrieb wie auch Steuerung oder Regelung auf der Basis zurückverlagert werden und somit den Schlitten frei für andere Dinge machen.
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Vorzugsweise kann die Linearbewegung relativ zum Schlitten zumindest mit einer Komponente in Z-Richtung erfolgen. Das Lineargetriebe kann somit die Rotation der Antriebswelle in eine zumindest mit einer Komponente in Z-Richtung wirkenden Linearbewegung um. Diese Linearbewegung erfolgt mit zumindest einer Bewegungskomponente in Z-Richtung. Die Bewegung erfolgt somit aus der XY-Ebene heraus. Sie kann schiefwinklig bis senkrecht zur XY-Ebene erfolgen. Die Linearbewegung kann exakt in Z-Richtung bzw. genau senkrecht zur XY-Ebene erfolgen. Alle Angaben und Bezüge auf die Richtungen x, y und z beziehen sich auf das kartesische Koordinatensystem mit rechtwinklig zueinander angeordneten Achsen x, y und z.
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Das Lineargetriebe kann zusammen mit der Antriebswelle und einem vorgesehenen Antrieb zur Rotation der Antriebswelle einen Linearantrieb ausbilden. Hierbei ist der Ort der Linearbewegung ortsveränderlich zur Basis.
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Die Antriebswelle kann als Gewindestange mit Außengewinde ausgebildet sein.
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Üblicherweise können die beiden parallel voneinander beabstandeten stabartigen Maschinenelementen drehbeweglich an einer Basis über Radiallager, insbesondere Radiaxlager, angelagert sein.
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Vorzugsweise ist das Lineargetriebe als Zahnstangengetriebe ausgebildet. Ein derartiges Getriebe ist in der Regel einfach und robust aufgebaut.
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Konstruktiv einfach kann der Zahnstangengetriebe in einer Weiterbildung der Linearführung ein auf der Antriebwelle drehfest und in X-Richtung verschieblich an dem Schlitten gelagertes Zahnradelement aufweisen. Dieses Zahnradelement kann in eine an dem Schlitten in Z-Richtung verschieblich gelagerte Zahnstange eingreifen. Hierüber kann die Rotationsbewegung der Antriebswelle und des darauf verdrehfest gelagerten Zahnradelementes in eine durch die Zahnstange ausgeführte Linearbewegung umgesetzt werden.
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Über die Ausbildung des Zahnradelementes, durch die Anstellung der Zahnstange relativ zur XY-Ebene und/oder durch Anordnung einer zwischen dem Zahnradelement und der Zahnstange angeordneter Übersetzung kann die Richtung der Linearbewegung der Zahnstange eingestellt werden. Die Richtung der Linearbewegung kann somit beliebig zur XY-Ebene eingestellt werden.
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Vorzugsweise ist die Linearbewegung der Zahnstange begrenzt. Dieses kann mechanisch, beispielsweise mittels auf oder an der Zahnstange vorgesehener Anschläge, und/oder elektronisch, beispielsweise durch vorzugsweise inkrementale Messung der Anzahl der Umdrehungen der Antriebswelle, erfolgen.
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Die verdrehfeste Lagerung des Zahnradelementes auf der Antriebswelle kann beliebig, beispielsweise mittels Festlegung durch einen Splint, erfolgen. Bevorzugt erfolgt die verdrehfeste Lagerung des Zahnradelementes durch Formschluss mit der Antriebswelle. Hierzu kann die Antriebswelle einen nicht kreisrunden, wie ovalen, oder einen polygonen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt aufweisen, mit dem die Antriebswelle in eine mittige zum Querschnitt der Antriebswelle entsprechend formkongruente Durchgangsöffnung des Zahnradelement eingreift bzw. dieselbe durchgreift.
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In einer Weiterbildung der Linearführung kann vorgesehen sein, dass sich der Schlitten an dem Zahnradelement abstützt. Hierbei kann der Schlitten ein Gehäuse oder Gestell aufweisen, das sich an dem Zahnradelement abstützt. Zahnradelement eine umfängliche Verzahnung aufweisen, die auf einem bestimmten axialen Abschnitt begrenzt ist, wobei axial seitlich der Verzahnung eine umfängliche vorzugsweise als Gleitfläche ausgebildete Auflagefläche für das Gehäuse oder das Gestell vorgesehen ist. Der axiale Abschnitt der Verzahnung kann axial mittig angeordnet und axial vorzugsweise beidseitig von jeweils einer Auflagefläche flankiert sein.
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Der Schlitten kann sich in einer Weiterbildung der Linearführung an zumindest einem der beiden stabartigen Maschinenelemente, vorzugsweise an beiden stabartigen Maschinenelementen, in X-Richtung gleitverschieblich abstützen. Gleitverschieblichen Lagerung des Schlittens können unter anderem reibungsmindernden Gleitlager bzw. Gleitlagerhülsen eingesetzt werden, wie sie beispielsweise aus dem Katalog 1/2011 der Anmelderin bekannt sind.
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In einer Weiterbildung der Linearführung kann das andere stabartige Maschinenteil eine antreibbare Gewindespindel sein, die Drehmoment übertragungswirksam in eine an oder in dem Schlitten vorgesehene Gewindeöffnung eingreift. Zur Ausbildung der Gewindeöffnung kann der Schlitten eine Schraubenmutter aufweisen, die verdrehfest und verschiebungsfest in dem Schlitten gelagert ist und mit der die Gewindespindel im Gewindeeingriff steht. Zur reibungsarmen Kraftübertragung der Gewindespindel auf die Gewindeöffnung kann die Schraubenmutter radial mit Spiel an dem Schlitten gelagert sein.
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Zur gleitverschieblichen Abstützung des Schlittens an der Gewindespindel kann dieselbe an dem Schlitten vorgesehene Gleitöffnungen durchgreifen. Gleiches kann für die gleitverschieblichen Abstützung des Schlittens an dem einen stabförmigen Maschinenteil, insbesondere der Antriebswelle, vorgesehen sein.
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Beide können somit zum Antrieb, d.h. das eine stabartige Maschinenteil zum Antrieb des Lineargetriebes und das andere stabartige Maschinenteil zum Antrieb des Schlittens relativ zur Basis. Ferner können das eine stabartige Maschinenteil und/oder das andere stabartige Maschinenteil zur gleitverschieblichen Lagerung und linearen Führung des Schlittens ausgebildet sein.
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In einer Weiterbildung der Linearführung kann das Gehäuse des Schlittens eine in Kontur aufweisen, die zur formschlüssigen Aufnahme der in dem Gehäuse anzuordnenden Bauteile an Außenkontur derselben angepasst ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen durch das Beschreiben einer Ausführungsform erläutert. Hierbei zeigt
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1 eine perspektivische Aufsicht einer Linearführung mit Schlitten,
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2 eine stirnseitige Ansicht der Linearführung gemäß 1 in X-Richtung,
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3a und 3b jeweils eine Explosionsansicht der Linearführung mit geöffnetem Schlitten und unter Fortlassung einiger Bauteile,
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4 eine stirnseitiger Ansicht der Darstellung gemäß 3 und
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5 eine Aufsicht auf die Darstellung gemäß 3.
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In den 1–5 wird jeweils eine erfindungsgemäße Linearführung 1 mit einem in X-Richtung x angetriebenen Schlitten 2 gezeigt. Hierbei sind in den 3–5 zur besseren Verdeutlichung der Schlitten 2 geöffnet dargestellt und einige Bauteile der Linearführung 1 fortgelassen. Der Schlitten ist an bezüglich einer Y-Richtung y parallel voneinander beabstandeten stabartigen Maschinenelementen 3 in X-Richtung x linear verschieblich geführt angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eines der stabartigen Maschinenelemente 3 als Antriebswelle 31 zur Übertragung eines Drehmomentes auf einen an oder in dem Schlitten 2 angeordneten Lineargetriebes 4 ausgebildet ist, wobei das Lineargetriebe 4 hier senkrecht zu einer XY-Ebene wirkt. Es bewirkt eine Linearbewegung relativ zum Schlitten 2 in Z-Richtung z. Hierbei kann es beispielsweise infolge von Toleranzen zu Abweichungen von der Z-Richtung z kommen. Die Antriebswelle 31 ist hier als Gewindestange mit Außengewinde ausgebildet.
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Das Lineargetriebe 4 ist als Zahnstangengetriebe 41 mit einem auf der Antriebswelle 31 drehfest und in X-Richtung x verschieblich an dem Schlitten 2 gelagerten Zahnradelement 42 (4 und 5) ausgebildet, das in Gewindeeingriff mit einer an dem Schlitten 2 in Z-Richtung z verschieblich gelagerter und sich erstreckender Zahnstange 43 angeordnet ist. Die Verschiebung der Zahnstange 43 in Z-Richtung z ist anschlagsbegrenzt.
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Zu seiner verdrehfesten und gleitverschieblichen Lagerung auf der Antriebswelle 31 weist das Zahnradelement 42 eine Durchgangsöffnung 44 mit quadratischen Öffnungsquerschnitt auf, über die das Zahnradelement 42 axial auf die Antriebswelle 31 aufgeschoben, wobei die Antriebswelle 31 in dem Bereich des Zahnstangengetriebes 41 ebenfalls einen quadratischen Querschnitt aufweist.
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Das Zahnradelement 42 weist in einem mittleren Abschnitt eine umfängliche Verzahnung 45, an der sich axial beidseitig jeweils eine als Gleitfläche ausgebildete Auflagefläche 46 anschließt. Das Zahnradelement 42 ist in einem Gehäuse 21 des Schlittens 2 angeordnet, wobei sich das Gehäuse 21 an den Auflageflächen 46 des Zahnradelementes 42 gleitverschieblich abstützt. Das Gehäuse 21 ist in zwei zu einer Spiegelsymmetrieebene senkrecht zur X-Richtung x spiegelsymmetrischen Gehäusehälften 23 geteilt, die zur Montage axial auf die stabförmigen Maschinenelemente 3 aufgeschoben sowie ineinander gesteckt und miteinander verschraubt sind. (In 3–5 ist eine Gehäusehälfte 23 fortgelassen).
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Das Gehäuse 21 weist eine Innenkontur mit zum Teil kanalartigen Kammern 24 auf, die der jeweiligen Außenkontur des in ihm angeordneten Bauteils, wie Schraubenmutter 33 oder Zahnradelement 42, bez. der in ihm angeordneten Bauteile, wie Gleitlagern 22 für Zahnstange 43, angepasst sind. Damit können diese Bauteile ohne weitere Befestigungsmaßnahmen in dem Gehäuse 21 formschlüssig gehalten werden. Bezüglich der Gleitlager 22 ist jedoch eine bezüglich der Z-Richtung z axiale Fixierung derselben vorgesehen.
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Das andere stabartige Maschinenelement 3 ist als antreibbare Gewindespindel 32, hier mit einem Trapezgewinde, ausgebildet, die in Gewindeeingriff mit einer in dem Gehäuse 21 verdrehfest und verschiebungsfest gelagerter Schraubenmutter 33 (3–5) steht. Die Schraubenmutter 33 weist eine rechtwinklige Außenkontur auf, mit der sie formschlüssig und damit verdrehfest innenseitig an dem Gehäuse anliegt. Die axiale Länge der Schraubenmutter 33 ist gleich dem axialen Innenmaß des Gehäuses 21, wodurch die Schraubenmutter 33 in Montagelage bezüglich der X-Richtung x auch axial verschiebungsfest in dem Gehäuse 21 gehalten ist.
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Die Antriebswelle 31 weist beidendseitig jeweils einen Lagerungsabschnitt 34 mit kreisrundem Querschnitt auf, in dem sie an einer Basis 5 über ein Radiaxlager 25 axial verschiebungsfest drehbar gelagert ist. Auch die Gewindespindel 32 ist beidendseitig jeweils an der Basis 5 über ein Radiaxlager 25 axial verschiebungsfest drehbar gelagert.
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Die Antriebswelle 31 weist endseitig jeweils eine Vierkantöffnung 35 auf, über die ein Drehmoment in die Antriebswelle 31 einkoppelbar ist.
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Die Zahnstange 43 weist einen quadratischen Querschnitt auf und ist über zwei in Z-Richtung z voneinander beabstandeten Gleitlagern 22 mit jeweils einer Durchgangsöffnung 44 in dem Gehäuse 21 verdrehfest und gleitverschieblich gelagert, die ihrerseits in dem Gehäuse 21 formschlüssig gehalten sind.
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Zur Montage des Schlittens 2 wird zuerst eine Gehäusehälfte 23 auf die beiden Maschinenelemente 3 aufgeschoben, anschließend die in dem Gehäuse 21 anzuordnenden und zu lagernden Bauteile, d.h. Gleitlager 22 mit Gewindespindel 32, Zahnradelement 42 und Schraubenmutter 33 in die Gehäusehälfte 23 eingelegt bzw. aufgeschoben (Zahnradelement 42) oder aufgeschraubt (Schraubenmutter 33). Schließlich wird die andere Gehäusehälfte 23 ebenfalls auf die beiden Maschinenelemente 3 aufgeschoben und mit der einen Gehäusehälfte 23 mittels einer Steck-/Schraubverbindung verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Linearführung
- 2
- Schlitten
- 21
- Gehäuse
- 22
- Gleitlager
- 23
- Gehäusehälfte
- 24
- Kammer
- 25
- Radiaxlager
- 3
- Maschinenelement
- 31
- Antriebswelle
- 32
- Gewindespindel
- 33
- Schraubenmutter
- 34
- Lagerungsabschnitt
- 35
- Vierkantöffnung
- 4
- Lineargetriebe
- 41
- Zahnstangengetriebe
- 42
- Zahnradelement
- 43
- Zahnstange
- 44
- Durchgangsöffnung
- 45
- Verzahnung
- 46
- Auflagefläche
- 5
- Basis
- x
- X-Richtung
- y
- Y-Richtung
- z
- Z-Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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