DE3428680A1

DE3428680A1 - Linearfuehrung

Info

Publication number: DE3428680A1
Application number: DE19843428680
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Ing Wiener
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 1984-08-03
Filing date: 1984-08-03
Publication date: 1986-02-13
Also published as: DE3428680C2

Description

Linearführung
Die Erfindung betrifft eine Linearführung mit zwei parallel nebeneinander liegenden, in Auflager gelagerten Wellen, die von wenigstens einem Führungskörper umgeben sind, wobei die beiden Wellen und der Führungskörper in Wellenlängsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind.
Linearführungen dieser Art sind verdrehsicher und werden auf sehr vielen Gebieten für Linearbewegungen eingesetzt. Einsatzmöglichkeiten sind z.B. im Maschinenbau, in der Handhabungstechnik, im Vorrichtungsbau und in der Feinwerktechnik ergeben. Linearführungen können so z.B. als Bausteine für Greifer, Roboter, Verschiebetische, Halterungen, Meßwerkzeuge u.dgl.
verwendet werden.
Bei den bekannten Linearführungen liegen die beiden Wellen in Abstand zueinander und sind im allgemeinen von einem gemeinsamen Führungskörper, z.B. einer Kugelbüchse, umgeben. Im allgemeinen wird dabei die Kugelbüchse auf den beiden Wellen in deren Längsrichtung verschoben. Selbstverständlich kann jedoch auch der Führungskörper ortsfest verbleiben und die beiden Wellen werden verschoben.
Nachteilig bei einer Linearführung dieser Art ist, daß sie einen relativ großen Platzbedarf besitzt. Mitunter ist auch das höhere Gewicht gegenüber einer Linearführung mit nur einer Welle von Nachteil.
Linearführungen mit nur einer Welle sind hingegen entweder nicht verdrehsicher oder es müssen besondere Vorkehrungen für eine Verdrehsicherung getroffen werden. Hierfür sind z.B. profilierte Wellen bekannt, die ein oder mehrere Längsnuten oder vorstehende Nasen besitzen, mit denen besondere Einrichtungen zur Verhinderung einer Verdrehung zusammenarbeiten. Nachteilig bei Linearführungen mit nur einer Welle ist weiterhin, daß deren Stabilität und Belastbarkeit begrenzt ist. Trotz Verdrehsicherungen ist die Übertragung von außermittig auftretenden Kräften problematisch.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Linearführung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und geringem Platzbedarf eine gute Verdrehsicherung und hohe Stabilität bzw. Belastbarkeit besitzt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Wellen auf den einander zugekehrten Seiten jeweils wenigstens in einem Umfangsbereich eine von der Kreisform abweichende Gestalt besitzen und daß die beiden Wellen jeweils in diesem Umfangsbereich aneinander anliegen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Linearführung wird eine hohe Verdrehsicherung bei gleichzeitig vorliegender hoher Stabilität und Belastbarkeit erreicht. Trotzdem ist für die erfindungsgemäße Linearführung nur ein relativ kleiner Platzbedarf notwendig, der praktisch gegenüber einer Ausgestaltung einer Linearführung mit nur einer Welle kaum größer ist.
Da man die beiden Wellen im Bedarfsfalle in die Hauptbelastungsrichtung ausrichten kann, wird auch eine geringe Durchbiegung erreicht. Selbst große Kippkräfte können bei einer außermittigen Krafteinwirkung übertragen werden. Im Vergleich zu den herkömmlichen Linearführungen mit zwei Wellen ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch im Gewicht geringer.
Die Verdrehsicherung wird durch die von der Kreisform abweichenden Umfangsbereiche hergestellt, wozu zahlreiche Möglichkeiten gegeben sind.
In einfacher Weise wird man hierfür Abflachungen vorsehen.
Selbstverständlich sind jedoch im Rahmen der Erfindung auch noch andere Ausgestaltungen möglich wie z.B. konvexe und konkave oder stufenartige Berührungsflächen. Voraussetzung ist lediglich, daß die beiden einander zugekehrten Seiten entsprechend aneinandergepaßt sind.
Ebenso kann die Verbindung der beiden Wellen auf beliebige Weise form- oder kraftschlüssig erfolgen. So können die beiden Wellen an ihren Anlageflächen miteinander verklebt sein. Ebenso können für diesen Zweck Bohrungen oder eine oder mehrere Nuten in den Umfangsflächen angeordnet sein, wobei in diese Bohrungen oder Nuten Stifte eingesetzt sind, die jeweils in die Bohrungen oder Nuten des anderen Teiles ragen. Damit keine hohe Präzision zum Zusammensetzen der beiden Wellen erforderlich ist, können die Bohrungen oder Nuten in einer Umfangsfläche größer ausgebildet sein als die Stifte oder die Paßfeder. Füllt man dann den freien Raum mit aushärtbarem Kunststoff aus, so ist wiederum ein fester Sitz gegeben.
Der Führungskörper kann in üblicher Weise eine Kugelbüchse sein oder eine in dem Führungskörper angeordnete Kugelbüchse. Selbstverständlich ist jedoch statt einer Kugelbüchse mit Kugeln zur Wälzreibung auch eine Gleitführung möglich.
Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung mit einer Gleitführung ergibt sich, wenn der Führungskörper eine Außenschale aufweist, deren Innenraum mit einem Kunststoffblock mit guten Gleiteigenschaften ausgegossen ist, wobei der Kunststoffblock im Kern eine den beiden Wellenformen angepaßte Aussparung besitzt.
Diese Ausführungsform ist sehr einfach herzustellen. Im Bedarfsfalle kann die Außenschale auch entfallen bzw. lediglich als Form zum Vergießen des Kunststoffblockes verwendet werden. Dies bedeutet, daß der Führungskörper vollständig aus Kunststoff besteht.
Eine oder beide Wellen können als Hohlwelle ausgebildet sein, wodurch in deren Innenraum Versorgungs- und Steuerleitungen angeordnet bzw. durchgeführt werden können. Außerdem wird damit eine Gewichtseinsparung erreicht.
Die beiden Wellen können oberflächengehärtet oder hartverchromt sein. Selbstverständlich sind jedoch beliebige Materialien oder Oberflächenbehandlungen möglich.
Je nach Einsatzzweck und Länge der beiden Wellen können ggf. auch mehrere Führungskörper hintereinander auf den beiden Wellen angeordnet sein.
Statt Gleitführungen durch entsprechend gleitfähige Kunststoffe können auch Gleitlagerbuchsen aus Metall, z.B.
Sintermetallbuchsen verwendet werden.
Die Breite bzw. der Winkelbereich, über den sich der von der Kreisform abweichende Umfangsbereich erstreckt, kann in Abhängigkeit von den Anforderungen bzw. dem Einsatzzweck gewählt werden. Treten Kräfte bzw. Belastungen im wesentlichen nur in einer Richtung auf, so kann die Breite bzw. der Winkelbereich dieses Umfangsbereiches relativ klein gehalten werden, wodurch die Stabilität und Belastbarkeit der Linearführung noch besser wird. Muß hingegen mit seitlichen bzw. mit Kippkräften gerechnet werden, so wird man diesen Umfangsbereich entsprechend größer wählen.
Im Rahmen der Erfindung sind Winkelbereiche von ca. 10 -150° denkbar, vorzugsweise ca. 90°.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.
Es zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Linearführung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3+4 verschiedene Verbindungsarten der beiden Wellen miteinander in verkleinerter Darstellung entsprechend dem Schnitt wie in der Fig. 2 dargestellt, Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Führungskörper mit einer Gleitführung.
Die erfindungsgemäße Gleitführung weist zwei parallel nebeneinander liegende Wellen 1 und 2 auf, die von einem Führungskörper 3 umgeben sind. Die beiden Wellen 1 und 2 sind in Auflagern 4 und 5 gelagert. Im Bedarfsfalle können die beiden Auflager für eine Verdrehung oder Verschwenkung der Linearführung auch drehbar sein.
Die beiden Wellen 1 und 2 besitzen auf den einander zugekehrten Seiten über einen Umfangsbereich 6 jeweils eine von der Kreisform abweichende Gestalt und liegen in diesem Umfangsbereich aneinander. Wie aus den Fig. 2 - 4 ersichtlich ist, ist die von der Kreisform abweichende Gestalt eine Abflachung. In der Fig. 5 ist der angegebene Winkelbereich von 900 dargestellt.
In der Fig. 2 sind keine näheren Ausführungen zu der Art der Verbindung der beiden Wellen 1 und 2 getroffen. Diese Verbindung kann z.B. durch Kleben erfolgen.
In der Fig. 3 ist eine Verbindung der beiden Wellen an den Abflachungen 6 durch mehrere in Längsrichtung der beiden Wellen 1 und 2 angeordnete Stifte 7 dargestellt. Die Stifte 7 sind dabei in Bohrungen 8 in der Welle 1 paßgenau eingefügt, während Bohrungen 9 in der Welle 2 größer sind Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine Montageerleichterung. Für einen präzisen Sitz der Stifte 7 in den jeweiligen Bohrungen 9 werden diese mit einem aushärtbaren Kunststoff 10 ausgefüllt.
In der Fig. 4 ist ein ähnliches Prinzip wie in der Fig. 3 dargestellt. Statt mehrerer Stifte 7 wird hierfür eine Verbindung der beiden Wellen 1 und 2 durch eine Paßfeder 11 verwendet.
Die Paßfeder 11 ist wiederum paßgenau in einer Längsnut 12 der Welle 1 eingefügt, während sie in einer Längsnut 13 der Welle 2 mit Spiel eingefügt ist. In diesem Falle wird wiederum durch aushärtbaren Kunststoff eine spielfreie Verbindung geschaffen.
Selbstverständlich sind jedoch im Rahmen der Erfindung auch noch andere Verbindungsmöglichkeiten gegeben.
Für eine reibungsarme Relativbewegung zwischen dem Führungskörper 3 und den beiden Wellen lund 2 ist dieser entweder -wie in der Fig. 2 - prinzipmäßig dargestellt, mit einer Kugelbüchse 14 oder mit einer Gleitlagerung versehen. Kugelbüchsen sind von herkömmlichem Aufbau, weshalb sie nachfolgend nicht näher beschrieben werden. Sie weisen im allgemeinen mehrere in Bahnen geführte Kugeln auf, durch die nach Art eines Kugellagers Linearbewegungen ermöglicht werden.
Im Bedarfsfalle können die beiden Wellen 1 und 2 auch als Hohlwellen ausgebildet sein. Material- und Vergütungsart der beiden Wellen 1 und 2 richten sich ebenfalls nach den Anforderungen.
In der Fig. 5 ist der Führungskörper 3 mit einer Gleitführung 15 dargestellt. Der Führungskörper 3 besitzt eine Außenschale 16, in deren Innenraum ein Kunststoffblock 15 mit guten Gleiteigenschaften als Gleitführung angeordnet ist.
Der Kunststoffblock 15 kann z.B. durch Gießen hergestellt werden, wobei die Außenschale 16 gleichzeitig auch die Formwandung bilden kann. Durch Kerne oder evtl. durch zwei Nullwellen bzw. die beiden Wellen 1 und 2 werden die Freiräume im Inneren erzielt. Ggf. werden dabei die Kerne oder die Wellen 1 und 2 mit einer Antihaftbeschichtung versehen. Ggf.
kann die Außenschale 16 auch als reine Formwand eingesetzt werden. Dies bedeutet, daß der Führungskörper 3 vollständig aus dem Kunststoffblock 15 besteht, wozu dieser nach Erhärten der Gießform aus der Außenschale 16 herausgezogen wird.
Diese Herstellungsart besitzt eine sehr hohe Genauigkeit gegenüber einer Herstellung durch eine Zerspanung. Außerdem ist sie preisgünstiger.
Die Verschiebung des Führungskörpers 3 auf den beiden Wellen 1 und 2 kann auf herkömmliche Weise erfolgen. Hierzu kann z.B. der Führungskörper einen Ansatz 17 mit einer Führungsstange 18 besitzen (in der Fig. 2 gestrichelt dargestellt).

Claims

Patentansprüche: 1. Linearführung mit zwei parallel nebeneinander liegenden in Auflager gelagerten Wellen, die von wenigstens einem Führungskörper umgeben sind, wobei die beiden Wellen und der Führungskörper in Wellenlängsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Wellen (1,2) auf den einander zugekehrten Seiten jeweils wenigstens in einem Umfangsbereich (6) eine von der Kreisform abweichende Gestalt besitzen und daß die beiden Wellen jeweils in diesem Umfangsbereich aneinander anliegen.
2. Linearführung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die von der Kreisform abweichende Gestalt eine Abflachung (6) ist.
3. Linearführung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der von der Kreisform abweichende Umfangsbereich (6) quer zur Hauptbelastungsrichtung der beiden Wellen (1,2) liegt.
4. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich der von der Kreisform abweichende Umfangsbereich (6) über einen Winkelbereich von ca. 10 - 1500, vorzugsweise über ca. 900 erstreckt.
5. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 - 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Wellen (1,2) in dem von der Kreisform abweichenden Umfangsbereich (6) form- oder kraftschlüßig miteinander verbunden sind.
6. Linearführung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Wellen (1,2) durch in Bohrungen (8,9) oder in einer oder in mehreren Nuten (12,13) in den von der Kreisform abweichenden Umfangsflächen (6) eingesetzte und in das andere Teil ragende Stifte (7) oder wenigstens eine Paßfeder (11) miteinander verbunden sind.
7. Linearführung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stifte (7) oder die Paßfeder (11) in die Bohrungen (8) oder in die Nut (12) in einer Umfangsfläche eingepaßt sind, während sie in den Bohrungen (9) oder der Nut (13) in der anderen Umfangsfläche aus härtbarem Kunststoff (10) umgeben sind.
8. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 - 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Führungskörper (3) eine Kugelbüchse ist oder in dem Führungskörper (3) eine Kugelbüchse (14) angeordnet ist.
9. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 - 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Führungskörper (3) mit einer Gleitführung (15) versehen ist.
10. Linearführung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Führungskörper (3) eine Außenschale (16) aufweist, deren Innenraum mit einem Kunststoffblock (15) mit guten Gleiteigenschaften ausgegossen ist, wobei der Kunststoffblock im Kern eine den beiden Wellenformen angepaßte Aussparung besitzt.
11. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 - 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine oder beide Wellen (1,2) als Hohlwellen ausgebildet sind.
12. Linearführung nach einem der Ansprüche 1 - 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Wellen (1,2) oberflächengehärtet sind 13, Linearführung nach einem der Ansprüche 1 - 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Oberflächen der Wellen (1,2) mit einer harten Schicht, z.B. Hartchrom, versehen sind.