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Dokumentenidentifikation DE202004020774U1 16.03.2006
Titel Rollelementhalter
Anmelder Hiwin Technologies Corp., Taichung, TW
Vertreter Patentanwälte Hauck, Graalfs, Wehnert, Döring, Siemons, Schildberg, 80339 München
DE-Aktenzeichen 202004020774
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 16.03.2006
Registration date 09.02.2006
Application date from patent application 28.09.2004
File number of patent application claimed 10 2004 047 046.4
IPC-Hauptklasse F16C 33/46(2006.01)A, F, I, 20051107, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16C 29/04(2006.01)A, L, I, 20051107, B, H, DE   B23Q 1/01(2006.01)A, L, I, 20051107, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Rollelementhalter, insbesondere eine Haltevorrichtung, mit der die Rollelemente gehalten und geführt werden können und die bei Werkzeugmaschinen, elektronischen Automations- und Halbleiteranlagen Verwendung findet.

Bei herkömmlichen Linearführungen unterscheidet man die Haltevorrichtung für Rollelemente in Bauweise von Einzelteilen und die aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzte Haltevorrichtung. Beim Zusammenbau der ersten Haltevorrichtung für die herkömmliche Linearführung müssen Rollelemente und Abstandsstücke abwechselnd in einen Gleitwagen der Linearführung eingesetzt werden, was zu viel Zeit- und Kraftaufwand zumutet. Außerdem müssen die Rollelemente und die Abstandsstücke in engem Kontakt stehen, da sonst sich das Abstandsstück leicht von beiden Rollelementen löst, was jedoch zu einer Blockierung innerhalb des Rücklaufkanals führt. Stehen die Rollelemente und die Abstandsstücke in zu enger Berührung, wird dann der Reibungswiderstand erheblich erhöht. Daher ist die Steuerung des Abstands zwischen dem Abstandsstück und den Rollelementen sehr schwierig. Wie bekannt ist, wird das Abstandsstück nach der Reibung mit den Rollelementen verschlissen, was eine Erhöhung des Abstands bewirkt. Sogar wenn eine technische Lösung zur Steuerung von Abständen zwischen dem Abstandsstück und den Rollelementen vorhanden wäre, bleibt das Problem mit der Vergrößerung des Abstands nach Anwendung der Linearführung für längere Zeit jedoch immer noch bestehen.

Aus US 5,988,883 und JP H05-052217 oder H05-231432 ist eine Haltevorrichtung bekannt, die aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt ist und mit einer flexiblen Verbindungskette versehen ist, welche Abstandsstücke verbindet, wobei jedes der Abstandsstücke in einer von beiden Abstandsstücken gebildeten Kammer beweglich gelagert ist. Da die Abstandsstücke mit der Verbindungskette verbunden sind, wird vermieden, dass eine Trennung aufgrund des zu großen Abstands vorkommt. Bei Herstellung solcher Haltevorrichtungen müssen die Rollelemente zunächst in eine Form eingesetzt und dann im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Die Materialeigenschaft und die mechanische Leistung der Spritzgussmaschinen stellen hohe Anforderungen, was zur Erhöhung von Herstellungskosten führt. Mit dem speziellen Herstellungsverfahren stehen die Rollelemente in engem Kontakt mit den Abstandsstücken der Haltevorrichtung. Außerdem hat das Abstandsstück einen geschlossenen Querschnitt, was zu einer großen Kontaktfläche mit dem Rollelement führt, wobei bei solcher Konfiguration Schmieröl nicht gespeichert oder zirkuliert werden kann, was eine Steigerung des Rollwiderstands der Rollelemente bewirkt und das Abrutschen der Rollelemente zur Folge hat. Dies beeinträchtigt dann die Flüssigkeit bei Rollbewegung der Rollelemente. Da solches Abstandsstück mit einer kugelförmigen Form hergestellt ist, ergibt sich dann eine konkave Kugelfläche zwischen dem Abstandsstück und dem Rollelement. Dies ermöglicht dann eine fast flächendeckende Berührung des Abstandsstücks mit dem Rollelement. wie bekannt ist, bewirkt der flächendeckende Kontakt eine schlechte Schmierwirkung und einen großen Widerstand. Hierdurch ergibt sich dann eine Vergrößerung des Widerstands beim Bewegen der Linearführung. Trotz der Berücksichtigung der Anforderung an die Schmierwirkung kann die konkave Kugelfläche eine unvollständige Berührung mit den Rollelementen bekommen, indem die konkave Kugelfläche mit Wellung versehen ist oder eine geringe Differenz zwischen dem Krümmungsradius der konkaven Kugelfläche und dem des Rollelements besteht, wodurch ein geringe Spalte zwischen der konkaven Kugelfläche und dem Rollelement vorhanden ist, um das Schmieröl einzulassen und somit den Reibungswiderstand herabzusetzen. Besteht nur das Abstandsstück aus Kunststoff oder Gummistoff, wird es verschlissen. Außerdem verfügt der Kunststoff oder Gummistoff über eine große, elastische Verformung. Wenn die konkave Kugelfläche und das Rollelement auf größeren Druck beansprucht werden oder Verschleiß oder Verformung an der konkaven Kugelfläche auftritt, bildet sich ein vollständiger Kontakt zwischen der konkaven Kugelfläche und dem Rollelement, was zur Vergrößerung des Reibungswiderstands führt. Dies kann einen vergrößerten Rollwiderstand auf die Linearführung auswirken. Es kann sogar vorkommen, dass die Verbindungskette der Haltevorrichtung abgebrochen wird.

Des weiteren befindet sich das Rollelement im Kern der Form. Vor der Formung werden die Rollelemente in die Form eingesetzt, um ein Spritzgussverfahren durchzuführen.

Dieses Herstellungsverfahren weist jedoch die folgenden Nachteile auf:

  • 1. Die Anzahl der eingesetzten Rollelemente variiert je nach Größe der Haltevorrichtung. Je länger die Haltevorrichtung ist, desto mehr Rollelemente müssen eingesetzt werden. Dies führt dann zur Verlängerung der Herstellungsdauer.
  • 2. Bei solcher Konstruktion erfolgt die Entformung in obere und untere Richtungen, sodass die konkave Kugelfläche über nur eine beschränkte Konkavität verfügt. Daher entspricht der Krümmungsradius der konkaven Kugelfläche im wesentlichen dem des Rollelements. Wenn die konkave Kugelfläche und das Rollelement auf größeren Druck beansprucht werden oder Verschleiß oder Verformung an der konkaven Kugelfläche auftritt, bildet sich ein vollständiger Kontakt zwischen der konkaven Kugelfläche und dem Rollelement, was zur Vergrößerung des Reibungswiderstands führt.
  • 3. Das Abstandsstück mit der Durchgangsbohrung weist mehrere Vorteile auf. Durch die Entformung in obere und untere Richtungen ist es kaum möglich, die Abstandsstücke zwischen den benachbarten Rollelementen mit einer Durchgangsbohrung zu versehen.
  • 4. Bei Herstellen der herkömmlichen Haltevorrichtung müssen die Rollelemente stückweise in die Form eingesetzt werden, was einen großen Zeit- und Kraftaufwand erfordert.

Durch die Erfindung wird ein Rollelementhalter geschaffen, wobei der Rollelementhalter durch einfache Maßnahmen die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des Rollelementhalters entsprechend den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung einstückig ausgebildet, was eine kontinuierliche, glatte Führung der umlaufenden Rollelemente bewirkt. Um die oben genannten Nachteile zu vermeiden, ist jedes der Abstandsstücke der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit einer Durchgangsbohrung versehen, in der Schmiermittel aufbewahrt werden kann, um eine bessere Schmierwirkung zu erreichen. Daher kommen die Durchgangsbohrung und das Rollelement völlig nicht in Kontakt und werden sie immer geschmiert, sogar wenn eine Reibung oder ein Stoß zwischen den Rollelementen und der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung zustande kommt. Dadurch werden eine dauerhafte, bessere Abtrennung und Schmierwirkung zwischen der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung und den Rollelementen gewährleistet.

Um eine bessere mechanische Festigkeit eines Verbindungselements der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung zu Verfügung zu stellen, kann die die beiden symmetrischen, benachbarten Abstandsstücke verbindende Konstruktion an die Außenform der Rollelemente angepasst sein. Um über mehrere Funktionen der Haltevorrichtung zu verfügen, ist eine Durchgangsbohrung in der Mitte des Abstandsstücks der Haltevorrichtung ausgebildet, wodurch sich eine hohle, ringförmige Konfiguration bildet. Außerdem weist das Abstandsstück einen rechteckigen Querschnitt auf, was eine Herabsetzung der Kontaktfläche zwischen dem Abstandsstück und dem Rollelement bewirkt.

Die erfindungsgemäße Konfiguration zeichnet sich dadurch aus, dass das erfindungsgemäße Verbindungselement beim Umlenken gekrümmt wird, wodurch sich eine Öffnung zwischen der Durchgangsbohrung des Abstandsstücks und dem Rollelement bildet, sodass die Durchgangsbohrung und die Umlenkbahn miteinander kommunizieren, um der Durchgangsbohrung des Abstandsstücks das Schmiermittel in der Umlenkbahn zuführen zu können. Wird der Umlenkvorgang des Rollelementhalters und der Rollelemente abgeschlossen, gelangen sie wieder zur Linearbahn, wobei die Rollelemente die Durchgangsbohrung zur geschlossenen Kammer umschließen, die zur Aufbewahrung von Schmiermittel eingesetzt werden kann. Darüber hinaus trägt das Schmieröl in der Ölkammer der Durchgangsbohrung zur Entstehung eines Ölfilms auf dem Rollelement bei, wenn die Rollelemente in Linearbewegung versetzt werden. Dadurch wird die Schmierwirkung verbessert, verbessert, um den Widerstand zu verringern und somit die Standzeit der Haltevorrichtung zu erhöhen.

Der erfindungsgemäße Rollelementhalter wird aus einer oberen und einer unteren Form im Spritzgussverfahren hergestellt, wobei eine Formungsstange durch die zusammengesetzte Form hindurch führt, um die hohle, ringförmige Konstruktion des Abstandsstücks der Haltevorrichtung zu bilden.

Das Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Rollelementhalters wird mit einer Spritzgussform durchgeführt, die aus einer oberen Form, einer Formungstange und einer unteren Form zusammengesetzt ist. Zunächst wird die Formungsstange in die untere Form eingeführt. Dann wird die mit Gießkanälen versehene, obere Form oben auf die untere Form gestellt, sodass eine komplette Spritzgussform fertig hergestellt wird. Danach wird Kunststoff zur Formung des Rollelementhalters in die Spritzgussform eingefüllt, um die Formung der Haltevorrichtung zu ermöglichen. Beim Entformen werden zunächst die Formungsstange und dann die obere Form entfernt. Schließlich kann der gefertigte Rollelementhalter aus der unteren Form herausgenommen. Auf diese Weise wir der erfindungsgemäße Rollelementhalter hergestellt.

Die Gestaltung der oben erwähnten Spritzgussform zeichnet sich durch die obere und die untere Form aus, die eine Konfiguration zur Unterstützung und Befestigung der Formungsstange bilden und in Aufbau einer Brücke bzw. einem Brückenpfeiler entspricht. Hierdurch ergibt sich eine ausreichende Stützkraft im Spritzgussvorgang, die der Formungsstange zur Verfügung steht und sich gegen den im Spritzgussvorgang erzeugten Druck wirkt, was eine Erhöhung der Dauerhaftigkeit und Fehlerlosigkeit von Fertigprodukten gewährleistet. Daher sorgt das Verfahren zum Herstellen des Rollelementhalters für eine schnelle Produktion und erleichtert das Herstellungsverfahren, wodurch die Herstellungskosten verringert werden.

Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Funktionsweise der Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

1 in schematischer Perspektivdarstellung einen erfindungsgemäßen Rollelementhalter;

2 einen Schnitt auf den erfindungsgemäßen Rollelementhalter gemäß 1;

3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Rollelementhalters in einer Umlenkbahn;

4 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Spritzgussform;

5 Schritte zum Herstellen des erfindungsgemäßen Rollelementhalters; und

6 eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung des jeweiligen Reibungswiderstands des bei Linearführungen eingesetzten Rollelementhalters mit und ohne Durchgangsbohrung.

Wie aus 1 und 2 ersichtlich, sind mehrere Rollelemente 20 nebeneinander im Inneren eines erfindungsgemäßen Rollelementhalters 10 vorgesehen. Der Rollelementhalter 10 weist mehrere Abstandsstücke 11 und ein Verbindungselement 12 auf, wobei jedes der Abstandsstücke 11 in axialer Richtung über eine Durchgangsbohrung 111 verfügt, sodass das Abstandsstück 11 als hohler Ring ausgebildet ist. Mit der ringförmigen Konstruktion werden benachbarte Rollelemente 20 an beiden Seiten des Abstandsstücks 11 voneinander getrennt. Um die Kontaktfläche zwischen dem Abstandsstück 11 und dem Rollelement 20 zu minimieren, weist das Rollelement 20 einen rechteckigen Querschnitt auf. Hierdurch ergeben sich nur Kontaktpunkte 112 zwischen dem Abstandsstück 11 und dem Rollelement 20. Daher bilden sich ein ringförmiger Kontakt zwischen dem Abstandsstück 11 und dem Rollelement 20, um die Kontaktfläche dazwischen herabzusetzen. Die Durchgangsbohrung 111 wird von je zwei Rollelementen 20 begrenzt, um eine Kammer zur Aufbewahrung von Schmiermittel zu bilden. Das Verbindungselement 12 ist als schmales Band ausgebildet und verbindet die benachbarten Abstandsstücke 11 zum kettenartigen Rollelementhalter 10. Da der Kontakt der Abstandsstücke 11 zu den Rollelementen 20 auf einen kleinen Bereich, vor allem auf die Kontaktpunkte 112, beschränkt und eine zwischen den jeweiligen beiden benachbarten Rollelementen 20 befindliche Durchgangsbohrung 111 zur Aufbewahrung von Schmiermittel vorhanden ist, ergibt sich nur ein sehr geringer Kontaktbereich zwischen dem Abstandsstück 11 und dem Rollelement 20, sogar wenn die Kontaktfläche dadurch vergrößert ist, dass Verschleiß an den Kontaktpunkten 112 stattfindet. Auf jeden Fall bildet sich keine Reibung zwischen dem Rollelement 20 und dem Abstandsstück 11 auf dem Bereich der Durchgangsbohrung 111. Außerdem ist Schmiermittel in der Durchgangsbohrung 111 vorhanden, was für eine gewünschte Schmierwirkung sorgt.

In 3 gezeigt, dass sich die Rollelemente 20 und der Rollelementhalter 10 in einer Umlenkbahn 60 befinden, sodass das Verbindungselement 12 gekrümmt wird, um die Abstandsstücke 11 und die Rollelemente 20 zum Rücklauf umzulenken. Beim Umlenken bildet sich eine Öffnung 113 zwischen der Durchgangsbohrung 111 des Abstandsstücks 11 und dem Rollelement 20, wodurch die Durchgangsbohrung 111 und die Umlenkbahn 60 miteinander kommunizieren, um der Durchgangsbohrung 111 des Abstandsstücks 11 das Schmiermittel in der Umlenkbahn 60 zuführen zu können. Wird der Umlenkvorgang des Rollelementhalters 10 und der Rollelemente 20 abgeschlossen, gelangen sie wieder zur Linearbahn, wobei die Rollelemente 20 die Durchgangsbohrung 111 zu einer geschlossenen Kammer umschließen, die zur Aufbewahrung von Schmiermittel eingesetzt werden kann.

Um den erfindungsgemäßen Rollelementhalter herzustellen, wird ein spezielles Verfahren durchgeführt, um eine problemlose Entformung zu ermöglichen. Aus 4 ist eine Spritzgussform ersichtlich, die aus einer oberen Form 30, einer Formungsstange 40 und einer unteren Form 50 zusammengesetzt ist. Die Form des Rollelementhalters 10 wird durch Zusammenfügen der oberen Form 30 und der unteren Form 50 gebildet, wobei die Formungsstange 40 durch die ganze Spritzgussform hindurch führt. Zunächst wird die Formungsstange 40 in eine Rille 51 der unteren Form 50 eingeführt (siehe 5a). Dann wird die mit Gießkanälen 31 versehene, obere Form 30 oben auf die untere Form 50 gestellt (siehe 5b), sodass eine komplette Spritzgussform fertig hergestellt wird. Wie aus 5c ersichtlich, ist eine Kunststoffzuführeinrichtung 70 jeweils auf die Gießkanäle 31 der oberen Form 30 ausgerichtet, um den Kunststoff zur Formung des Rollelementhalters 10 einzufüllen. Beim Entformen werden zunächst die Formungsstange 40 und dann die obere Form 30 entfernt (siehe 5d). Danach kann der gefertigte Rollelementhalter 10 aus der unteren Form 50 herausgenommen (siehe 5e). Schließlich werden die Rollelemente 20 nacheinander in den geformten Rollelementhalter 10 eingesetzt (siehe 5f), wodurch die Rollelemente 20 mit dem Rollelementhalter 10 geführt und voneinander getrennt werden können.

6 zeigt eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung des jeweiligen Reibungswiderstands des bei Linearführungen eingesetzten Rollelementhalters mit und ohne Durchgangsbohrung. Auf der waagerechten Achse sind die Strecken in Kilometer Kurzzeichen km aufgetragen, auf der senkrechten Achse die zugehörigen Reibungswiderstände in Kilogramm-Force Kurzzeichen kgf. Bei diesem Versuch wird die Linearführung auf keine zusätzliche Belastung beansprucht, wobei sie sich mit einer maximalen Geschwindigkeit von 1 m/s hin- und herbewegt. Dabei wird sie einmal jede Stunde geschmiert. Bei den gesamten Strecken 50 km, 100 km, 150 km usw. werden die jeweiligen Reibungswiderstände gemessen. Daraus ergibt sich, dass der mit A bezeichnete, halbkugelförmig gewölbte Rollelementhalter ohne Durchgangsbohrung bei Überprüfung auf Reibungswiderstand in Strecken von 50 und 100 km zunächst einen abnehmenden widerstand aufweist, da eine geringere Interferenz zwischen den Rollelementen und ihrer Kontaktfläche zu Linearführung auftritt. Bei Überprüfung auf Reibungswiderstand in Strecken von 200km, 300km und 400 km ergibt sich eine deutlich zunehmende Tendenz. Der Grund dafür besteht darin, dass eine flächendeckende Berührung der halbkugelförmig vertieften Fläche mit dem Rollelement stattfindet, wenn die halbkugelförmig vertiefte Fläche verschlissen wird. Durch Mangel an Schmierung wird die Zunahme des Reibungswiderstands bewirkt. Bei Überprüfung auf Reibungswiderstand in Strecken von 450 km und 500 km ergibt sich eine abgeschwächt zunehmende Tendenz, indem eine fast vollständige Berührung der halbkugelförmig vertieften Fläche mit dem Rollelement zustande kommt. Bei Überprüfung des mit B bezeichneten, erfindungsgemäßen Rollelementhalters auf Reibungswiderstand im Bereich der Strecken von 0 bis 500 km besteht keine zunehmende Tendenz wie bei dem herkömmlichen Rollelementhalter ohne Durchgangsbohrung.


Anspruch[de]
  1. Rollelementhalter, in dem eine Mehrzahl von Rollelementen (20) positioniert ist und der wenigstens aufweist:

    eine Mehrzahl von ringförmigen Abstandsstücken (11), durch die die Rollelemente (20) voneinander trennbar sind und die einen rechteckigen Querschnitt haben, so dass der Kontakt zwischen den ringförmigen Abstandsstücken (11) und den Rollelementen (20) ein Linienkontakt ist; und

    ein Verbindungselement (12), das als schmales Band ausgebildet ist und die Abstandsstücke (11) zu einer kettenartigen Haltevorrichtung (10) verbindet.
  2. Rollelementhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Abstandsstücke (11) und das Verbindungselement (12) als einstückiges Spritzgussteil ausgebildet ist.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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