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Dokumentenidentifikation DE102006027523A1 10.01.2008
Titel Lineareinheit
Anmelder RK Rose + Krieger GmbH Verbindungs- und Positioniersysteme, 32423 Minden, DE
Erfinder Schunke, Kurt, 32427 Minden, DE
Vertreter Loesenbeck und Kollegen, 33602 Bielefeld
DE-Anmeldedatum 14.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006027523
Offenlegungstag 10.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse F16H 25/20(2006.01)A, F, I, 20060614, B, H, DE
Zusammenfassung Eine Lineareinheit, mit einer in einem Führungsrohr (1) gelagerten, einen Führungsschlitten (5) zur Aufnahme eines Werkstücks, eines Werkzeugs oder dergleichen tragenden Antriebseinheit, bestehend aus einer Gewindespindel (2) und einer Spindelmutter (4), wobei der Führungsschlitten (5) oder die Spindelmutter (4) in einer Längsnut (3) des Führungsrohres (1) verdrehsicher und axial verfahrbar geführt ist, ist so ausgebildet, dass das Führungsrohr (1) aus einem durch Wickeln eines Blechstreifens hergestellten Rohr besteht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Lineareinheit entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Lineareinheiten dienen beispielsweise dazu, Maschinenkomponenten, die auf dem Führungsschlitten gelagert sind, hin- und herzuverfahren. Dazu wird die Gewindespindel motorisch oder manuell gedreht, so dass die darauf gelagerte Spindelmutter, die verdrehsicher in dem Führungsrohr gehalten ist, eine axiale Bewegung vollführt, je nach Drehrichtung der Gewindespindel reversierend. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, den Führungsschlitten verdrehsicher in der Längsnut des Führungsrohres zu halten. In jedem Fall sind der Führungsschlitten und die Spindelmutter fest miteinander verbunden.

Als Führungsrohre kommen bislang Strangpressprofile zum Einsatz, üblicherweise aus einem Leichtmetall, in die der Führungsschlitz durch eine mechanische Bearbeitung, vorzugsweise durch Fräsen eingebracht wird. Allerdings ist diese Art der Bearbeitung mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verbunden, der sowohl das Fräsen wie auch ein anschließendes Nachbearbeiten, wie Entgraten oder dergleichen umfasst.

Allerdings ist eine solche Bearbeitung nur mit einem erheblichen Aufwand realisierbar, was naturgemäß einer rationellen und kostengünstigen Herstellung entgegensteht, wie sie für solche Führungsrohre gefordert wird, die als Serienteile in großen Stückzahlen zum Einsatz kommen.

In der DE 200 16 209 U1 wird deshalb vorgeschlagen, den Längsschlitz in das Führungsrohr gleich beim Strangpressen mit einzubringen, so dass die genannten Arbeitsgänge im wesentlichen entfallen, wodurch sich gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik eine Verbesserung ergibt.

Allerdings sind bei solchen Strangpressprofilen relativ weite Toleranzen in Kauf zu nehmen, die für bestimmte Einsatzzwecke nicht akzeptabel sind.

In diesen Fällen werden dickwandige Präzisionsstahlrohre eingesetzt, die allerdings wieder mechanisch bearbeitet werden müssen, d.h., durch Sägen abgelängt, Plandrehen der Enden sowie Einbringen des Schlitzes. Im letzteren Fall wird zunächst vorgefräst, danach fertig gefräst, entgratet und schließlich, da üblicherweise Stahlrohre aus Kohlenstoffstahl zum Einsatz kommen, ist eine galvanische Verzinkung erforderlich, um die bearbeiteten Flächen korrosionsfest zu erhalten.

Alles in allem sind die bekannten Lineareinheiten nicht geeignet, alle gestellten Bedingungen, sowohl hinsichtlich einer kostengünstigen Herstellung wie auch einer hohen Fertigungsgenauigkeit zu entsprechen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lineareinheit der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass sie kostengünstiger herstellbar ist und mit geringem Aufwand eine hohe Fertigungsgenauigkeit, d.h. geringe Toleranzen aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Lineareinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Ein im Sinne der Erfindung ausgebildetes Führungsrohr zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass es sehr kostengünstig herstell- und einsetzbar ist, wobei die Wicklung des Blechstreifens zu einem Rohr im Sinne eines Biegens um eine gedachte Mittelachse erfolgt, so dass sich automatisch ein Längsschlitz ergibt, wenn die Breite des Blechstreifens entsprechend kleiner ist als der Gesamtumfang des Führungsrohres. Dabei beschränkt sich die Querschnittskontur des Führungsrohres nicht auf die Kreisform, sondern kann jede beliebige Form aufweisen, also sowohl beispielsweise elliptisch wie auch polygon.

Neben der vereinfachten Herstellung, bei der im wesentlichen auf eine mechanische Bearbeitung des Führungsrohres verzichtet werden kann, und die außerordentlich kostengünstig durchführbar ist, ist auch die hohe Fertigungsgenauigkeit hervorzuheben, da die Einhaltung engster Toleranzen möglich ist. Dies betrifft insbesondere die Breitentoleranzen des Längsschlitzes, so dass eine sehr genaue Führung beispielsweise der Spindelmutter im Längsschlitz problemlos möglich ist.

Gegenüber der beschriebenen aufwendigen Bearbeitung eines Präzisionsstahlrohres für diesen Zweck stellt somit die Erfindung eine signifikante Verbesserung dar, die zu einer optimierten Herstellung der gesamten Lineareinheit beiträgt.

Je nach Bedarf kann als Blech, das zu dem Führungsrohr gewickelt wird, ein geeignetes Material eingesetzt werden, beispielsweise ein verzinktes Stahlblech oder ein rostfreies.

Zu einer kostengünstigen Herstellung eines Gesamtsystems trägt auch bei, dass die Einzelkomponente Führungsrohr als konfektioniertes Teil lagermäßig vorgehalten werden kann und lediglich auftragsabhängig abzulängen ist. So können äußerst kurze Fertigungszeiten eingehalten werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die die Längsnut begrenzenden, sich gegenüberliegenden Wandungen ins Innere des Rohres gerichtet abgekantet sind, so dass sich eine relativ große Führungsfläche für die Spindelmutter ergibt.

In diesem Bereich kann die Spindelmutter auch derart formschlüssig mit dem Führungsrohr verbunden sein, dass sich eine seitliche feste Einspannung ergibt. Hierzu kann die Spindelmutter zwei sich in Achsrichtung erstreckende Längsnuten aufweisen, in die jeweils eine der erwähnten Abkantungen des Längsschlitzes des Führungsrohres einliegt. Insofern ist ständig eine Einspannung der Spindelmutter im jeweiligen Belastungsbereich gegeben, der im wesentlichen immer nur dort vorliegt, wo die Spindelmutter bzw. der daran angeschlossene Führungsschlitten im Einsatz ist.

Endseitig ist die Gewindespindel in Endstücken gelagert, die gleichzeitig die Enden des Führungsrohres verschließen.

Dabei ist jedes Endstück so ausgebildet, dass es einen zapfenartigen Ansatz aufweist, der endseitig in das Führungsrohr ragt und der, vergleichbar mit der Spindelmutter, ebenfalls zwei Längsnuten aufweist, in der jeweils eine Abkantung des Längsschlitzes des Führungsrohres einliegt.

Hierdurch wird eine Verformung des Führungsrohres durch von außen wirkende Kräfte wirksam verhindert, da das Führungsrohr im Endbereich fest im zapfenartigen Ansatz eingespannt ist.

An den zapfenartigen Ansatz schließt sich ein Bündchen an, dessen Außendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des Führungsrohres entspricht, so dass sich ein weitgehend flächenbündiger Übergang zwischen dem Führungsrohr und dem Endstück ergibt. Zur Lagerung der drehbaren Spindelmutter ist in jedem Endstück ein Wälz- oder Gleitlager angeordnet, in dem die Spindel mit einem Endzapfen einliegt.

Während die Gewindespindel mit einem Außengewinde versehen ist, sind die beidseitigen Endzapfen glattschaftig ausgebildet, wobei einer der Endzapfen in axialer Erstreckung in einen Antriebszapfen übergeht, der beispielsweise mittels einer Passfeder formschlüssig mit einem Antriebselement, wie einem Motor oder einem Getriebeteil verdrehsicher verbindbar ist.

Die Endzapfen werden bisher durch spangebende Bearbeitung an die als Halbzeug durchgängig mit einem Außengewinde versehene Gewindespindel geformt, üblicherweise durch Drehen.

Naturgemäß ist die dies ebenfalls nur mit einem erheblichen Arbeits- und Kostenaufwand möglich, der eine optimierte Fertigung bislang nicht zulässt.

Deshalb ist nach einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgesehen, den Endzapfen als separates Teil auszubilden und die Gewindespindel in Form des Halbzeuges lediglich abzulängen und die Endzapfen daran zu befestigen.

Dabei kann der Endzapfen in seinem der Gewindespindel zugewandten Endbereich als Hülse ausgebildet sein, die mit einem Innengewinde versehen ist, so dass der Endzapfen auf die Gewindespindel aufschraubbar und daran durch geeignete Maßnahmen befestigbar ist.

Denkbar ist aber auch, den Endzapfen stoffschlüssig, beispielsweise durch Verkleben oder Verlöten, mit der Gewindespindel zu verbinden.

Prinzipiell ist das im Sinne der Erfindung gestaltete Führungsrohr je nach Bedarf modifizierbar, wozu beispielsweise die Einbringung von seitlichen, sich in Längsachsritchtung erstreckenden Sicken zählt, in die der Führungsschlitten eingreifen kann, wodurch dann eine besonders feste Verbindung des Führungsschlittens am Führungsrohr gegeben ist.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Lineareinheit in einer perspektivischen Ansicht

2 ein Führungsrohr der erfindungsgemäßen Lineareinheit in einer schaubildlichen Darstellung

3 das Führungsrohr nach 2 im Querschnitt gezeigt

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Führungsrohres, ebenfalls in einer perspektivischen Ansicht

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Führungsrohres in einer Querschnittsdarstellung

6 eine Einzelheit der Lineareinheit in einer perspektivischen Ansicht

7 die Einzelheit nach 6 in montierter Stellung, in einer Querschnittsansicht

8 eine weitere Einzelheit der Lineareinheit, ebenfalls schaubildlich gezeigt

9 die Einzelheit nach 8 in montierter Stellung, im Querschnitt dargestellt

10 die Lineareinheit in einer Explosivdarstellung

11 eine schematische Darstellung der Lineareinheit in einer geschnittenen Draufsicht

12 eine Einzelheit der Darstellung nach 11, ebenfalls in einer geschnittenen Draufsicht.

In der 1 ebenso wie in der 10 ist eine Lineareinheit dargestellt, mit einer in einem Führungsrohr 1 gelagerten, einen Führungsschlitten 5 zur Aufnahme eines Werkstücks, eines Werkzeugs oder dergleichen tragenden Antriebseinheit, bestehend aus einer Gewindespindel 2 und einer darauf geführten Spindelmutter 4, die über einen Führungskeil 7 mit dem Führungsschlitten 5 verbunden ist.

Dabei ist die auf der Gewindespindel 2 axial verschiebbar gehaltene Spindelmutter 4 mittels des Führungskeiles 7 verdrehsicher in einer Längsnut 3 des Führungsrohres 1 gehalten, wobei die Spindelmutter 4 bei Verdrehung der Gewindespindel 2 axial verfahrbar ist und damit ebenfalls der Führungsschlitten 5.

Erfindungsgemäß besteht das Führungsrohr 1 aus einem durch Wickeln eines Blechstreifens hergestellten Rohr, das bei dem in den 2 und 3 gezeigten Beispiel mit sich in Längsachsrichtung erstreckenden, außenseitig eingebrachten Sicken 6 versehen ist, die beispielsweise der Führung und Verdrehsicherung des Führungsschlittens 5 dienen.

In der 4 ist das Führungsrohr 1 als Vierkantrohr ausgebildet und ebenfalls an zwei sich gegenüberliegenden Seiten mit Sicken 6 versehen. Ebenso wie bei dem Beispiel nach den 2 und 3 ist auch im Beispiel nach 5 das Führungsrohr 1 als ein im wesentlichen Rundrohr gestaltet, das im Beispiel nach 5 jedoch glattschaftig ausgebildet ist, also ohne Sicken in der Außenwand.

Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen des Führungsrohres 1 weist die Längsnut 3 die sich gegenüberliegende Wandungen bildenden Abkantungen 8 auf, die der Führung der Spindelmutter 4 dienen. Die lichte Weite der Längsnut 3 entspricht etwa der Breite des Führungskeiles 7, wobei die beiden Außenseiten des Führungskeiles 7 Führungsflächen 9 bilden, die, wie besonders deutlich die 9 zu erkennen gibt, an der jeweils zugeordneten Abkantung 8 anliegen, wobei in der 8 die Spindelmutter 4 schematisch dargestellt ist, d.h., ohne ein vorhandenes Innengewinde, das mit der Gewindespindel 2 korrespondiert.

Endseitig ist das Führungsrohr 1 jeweils durch ein Endstück 10 verschlossen, das als Einzelheit in der 6 dargestellt ist.

Es ist zu erkennen, dass das Endstück 10 einen zapfenartigen Ansatz 11 besitzt, der, wie besonders deutlich in der 12 zu sehen ist, in das Innere des Führungsrohres 1 eingesteckt ist und dort passgenau einliegt.

Zur Verdrehsicherung des Endstückes 10 ebenso wie zur Stabilisierung des Führungsrohres 1 in den Endbereichen weist der zapfenartige Ansatz 11 zwei parallel und abständig zueinander angeordnete Nuten 13 auf, die einen Keil 20 einschließen, der in den Längsschlitz 3 des Führungsrohres 1 ragt, während die Abkantungen 8 jeweils in den Nuten 13 einliegen.

An den zapfenartigen Ansatz 11 schließt sich ein Bündchen 12 an, das an der Stirnseite des Führungsrohres 1 anliegt und dessen Außendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des Führungsrohres 1 entspricht, so dass sich ein flächenbündiger Übergang ergibt.

Insbesondere in den 11 und 12 ist deutlich erkennbar, dass die Gewindespindel 2 endseitig mittels angeschlossener Endzapfen 14 in den Endstücken 10 drehbar gelagert ist, wobei in dem jeweiligen Bündchen 12 ein Wälzlager 18 angeordnet ist, das über eine Mutter 19 im Endstück 10 gehalten ist, und in dem die Gewindespindel 2 bzw. die Endzapfen 14 drehbar angeordnet sind.

In der 12 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teilausschnitts der 11 dargestellt, in der erkennbar ist, dass der Endzapfen 14 als separates Teil ausgebildet ist und an einem Ende als Hülse 15 geformt ist, in der das zugeordnete Ende der Gewindespindel 2 befestigt ist.

An die Hülse 15 schließt sich ein Lagerzapfen 17 an, der in dem Wälzlager 18 einliegt. Antriebsseitig ist der entsprechende Endzapfen 14 zusätzlich mit einem Antriebszapfen 16 versehen, der verdrehsicher mit einem nicht dargestellten Antriebsaggregat verbindbar ist.

1
Führungsrohr
2
Gewindespindel
3
Längsnut
4
Spindelmutter
5
Führungsschlitten
6
Sicke
7
Führungskeil
8
Abkantung
9
Führungsfläche
10
Endstück
11
zapfenartiger Ansatz
12
Bündchen
13
Nut
14
Endzapfen
15
Hülse
16
Antriebszapfen
17
Lagerzapfen
18
Wälzlager
19
Mutter
20
Keil


Anspruch[de]
Lineareinheit, mit einer in einem Führungsrohr (1) gelagerten, einen Führungsschlitten (5) zur Aufnahme eines Werkstücks, eines Werkzeugs oder dergleichen tragenden Antriebseinheit, bestehend aus einer Gewindespindel (2) und einer Spindelmutter (4), wobei der Führungsschlitten (5) oder die Spindelmutter (4) in einer Längsnut (3) des Führungsrohres (1) verdrehsicher und axial verfahrbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (1) aus einem durch Wickeln eines Blechstreifens hergestellten Rohr besteht. Lineareinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (1) aus einem verzinkten oder aus einem rostfreien Stahl gebildeten Blechstreifen besteht. Lineareinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Längsnut (3) begrenzenden, gegenüberliegenden Wandungen als in das Innere des Rohres gerichtete Abkantungen (8) ausgebildet sind. Lineareinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (4) einen Führungskeil (7) aufweist, dessen Außenflächen die Führungsflächen (9) für die zugeordneten Abkantungen (8) bilden. Lineareinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (4) sich in Längsachsrichtung erstreckende Nuten aufweist, in der die Abkantungen (8) des Führungsrohres (1) einliegen. Lineareinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Führungsrohr (1) endseitig durch Endstücke (10) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Endstück einen in das Innere des Führungsrohres (1) eingesteckten zapfenartigen Ansatz (11) aufweist, an den sich ein Bündchen (12) anschließt, das an der zugeordneten freien Stirnseite des Führungsrohres (1) anliegt. Lineareinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zapfenartige Ansatz (11) zwei parallel und abständig zueinander verlaufende Nuten (13) aufweist, in denen die Abkantungen (8) einliegen und die einen Keil (20) einschließen, der formschlüssig in der Längsnut (3) des Führungsrohres (1) einliegt. Lineareinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (1) im Querschnitt rund, oval oder polygon ist. Lineareinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (1) auf den sich gegenüberliegenden Seiten mit sich in Längsachsrichtung erstreckenden Sicken (6) versehen ist. Lineareinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Gewindespindel (2) beidseitig mittels jeweils eines Endzapfens (14) im zugeordneten Endstück (10) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Endzapfen (14) als separates Teil ausgebildet und mit der Gewindespindel (2) verqbunden ist. Lineareinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endzapfen (14) an einem Ende als Hülse (15) ausgebildet ist, in der die Gewindespindel (2) einliegt und darin befestigt ist. Lineareinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (15) ein Innengewinde aufweist, das auf die Gewindespindel (2) aufgedreht ist, wobei die Hülse (15) verdrehsicher mit der Gewindespindel (2) verbunden ist. Lineareinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endzapfen (14) stoffschlüssig mit der Gewindespindel (2) verbunden ist.






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