DE10140360A1 - Kugelbindeanggregat - Google Patents

Abstract

Kugelbindeaggregat, das auf Rollelemente, insbesondere auf Linearführungen und Kugelumlaufspindeln, angewendet ist und zur Verhinderung des Zusammenstoßes von benachbarten Kugeln dient.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kugelbindeaggregat gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei den herkömmlichen Linearführungen und Kugelumlaufspindeln werden die Kugel als Kraftübertragungsmittel verwendet. Beim Rollvorgang der Kugeln werden die Kugeln zueinander gestoßen, wodurch großer Lärm erzeugt ist und der Rollvorgang problematisch ist. Um dieses Problem zu lösen wird eine Lösung aus der Idee des Drehrolllagers bekommen, bei dem ein Kugelbindeaggregat aus Kunststoff verwendet wird, um zwei benachbarte Kugeln voneinander zu trennen. Egal ob die Drehrolllager, die Linearführungen oder die Kugelumlaufspindeln angewendet sind, kann das Kugelumlaufsystem (wie z. B. aus US 5951168 und 5988883) nur zweidimensionale statt dreidimensional Bewegung machen, weil sich das bandartige Kugelbindeaggregat nicht dreidimensional biegt. Das dreidimensionale Umlaufsystem der Linearführungen und Kugelumlaufspindeln aus den US 5429439, 5562346 und 5758975 hat auch das Problem mit der konstruktiven Raumbeschränkung. Manche Kugelbindeaggregate sind elastisch, wobei das Kugelbindeaggregat nur in einfacher Weise gekrümmt ist. Da das bandartige Kugelbindeaggregat schwierig gekrümmt ist, wird der Biegeradius erheblich vergrößert und somit ist der Biegeweg verlängert. Bei manchen Gestaltungen wird die Anzahl von zu beladenden Kugeln verringert. Daher wird das Belastungsvermögen von Rollelementen reduziert, sodass das herkömmliche Kugelbindeaggregat den industriellen Bedarf nicht decken kann.

Von daher ist es Aufgabe der Erfindung, die oben erwähnten Mängel zu beseitigen und ein Kugelbindeaggregat zu schaffen, durch das die erheblichen Vergrößerung des Biegeradius und die Reduzierung der Anzahl von zu beladenden Kugeln ausgeschlossen sind.

Um das Problem des herkömmlichen Kugelbindeaggregats mit dem Biegen in manche Richtungen zu lösen ist das erfindungsgemäße Kugelbindeaggregat von einem elastischen und welligen Kugelbindeaggregat ersetzt, wobei die Länge des erfindungsgemäßen bandartigen Kugelbindeaggregats viel länger als die Breite, während die Breite viel größer ist als die Dicke, so dass sich das bandartige Kugelbindeaggregat nur in Richtung der Dicke statt der Breite biegt. Außerdem sind die vorderen und hinteren Enden der bandartigen Konstruktion miteinander verbunden, wenn der bandartige Aufbau auf die Umlaufstruktur der Linearführungen und Kugelumlaufspindeln angewendet ist; so dass das bandartige Kugelbindeaggregat nur im quasiringförmigen Struktur umläuft.

Vorteilhaft besteht das erfindungsgemäße Kugelbindeaggregat aus Abstandsstücken, Führungsstücken und Verbindungsgliedern, wobei das Abstandsstück zwischen beiden benachbarten Kugeln vorgesehen ist, um sie voneinander zu trennen und den Zusammenstoß beider Kugeln auszuschließen, sodass der Zusammenstoßlärm zu reduzieren ist. Die beiden benachbarten Abstandsstücke sind durch zwei Verbindungsglieder verbunden, die aus elastischem Material hergestellt und wellig ausgebildet sind, um eine ausziehbare und zusammendrückende Wirkung zu erreichen und eine Elastizität zwischen zwei benachbarten Abstandsstücken zu bieten, damit die Kugeln zwischen den beiden benachbarten Abstandsstücken behalten sind und davon ohne Außenkraft nicht abgelöst werden, wenn die Kugeln angebracht sind. Um die Bewegungsrichtung der Verbindungsglieder zu stabilisieren und es zu vermeiden, dass die Verbindungsglieder beim Betrieb des Antriebssystems in den Zwischenraum zwischen den Kugeln und den Schienen eingegriffen sind, ist das Abstandsstück mit zwei Führungsstücken versehen, die flach ausgebildet sind. Beim Rollvorgang der Kugeln befinden sich die beiden Führungsstücke im Zwischenraum der beiden Schienen, so dass eine richtige Bewegungsrichtung der Führungsstücke gewährleistet ist, wodurch die Verbindungsglieder auf eine richtige Richtung behalten sind.

Vorteilhaft sind das erfindungsgemäße Verbindungsglied wellig, im Zickzack, trapezförmig, usw. ausgebildet, um die ausziehbare und zusammendrückende Wirkung zu erreichen. Daher wird das Verbindungsglied vorzugsweise derart ausgewählt, dass die Herstellung einfach ist und die ausziehbare und zusammendrückende Wirkung ausgezeichnet ist.

Um eine Interferenz der beiden Führungsstücken beim Biegen des erfindungsgemäßen Kugelbindeaggregats zu verhindern sind die beiden Seiten der Führungsstücke der vorliegenden Erfindung schräg ausgebildet, sodass die hinteren Enden der Führungsstücke eindeutig kleiner ist als die vorderen Enden der Führungsstücke, wodurch die Interferenz der benachbarten Führungsstücke erheblich reduziert ist, wenn das Kugelbindeaggregat gekrümmt ist.

Das herkömmliche Kugelbindeaggregat hat Problem mit der Entformung, sodass eine spezielle Anforderung des das Kugelbindeaggregat herzustellende Kunststoffs nötig ist. Das Abstandsstück weist in der Mitte eine Durchbohrung auf, in der die Kugel zum größten Teil aufgenommen wird, um die Kugeln richtig zu positionieren. Außer der Erleichterung der Entformung und der Positionierung von Kugeln erhöht diese Durchbohrung den Übertragungseffekt des Schmiermittels für Kugeln, sodass der Schmiereffekt verbessert und somit die Temperatur der Kugelumlaufspindeln und der Linearführungen reduzierbar ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nehmen; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelbindeaggregats;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie A-A der Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Kugelbindeaggregats, die gebogen sind;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelbindeaggregats;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelbindeaggregats; und

Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie A-A der Fig. 5. In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kugelbindeaggregats dargestellt, das aus Abstandsstücken 11, Führungsstücken 12 und Verbindungsgliedern 13 besteht. Die Kugeln 3, 3' befinden sich zwischen zwei Schienen, während das Abstandsstück 11 zwischen zwei benachbarten Kugeln 3, 3' vorgesehen ist, sodass die beiden Kugeln 3, 3' voneinander zu trennen sind, um den Zusammenstoß der beiden Kugeln 3, 3' zu vermeiden. Das Abstandsstück 11 weist an beiden Seiten je eine Kontaktfläche 111 auf, die nach innen konkav ausgebildet ist und die Kugeln 3, 3' aufnimmt. Die beiden benachbarten Abstandsstücke 11 sind durch zwei Verbindungsglieder 13 verbunden, die elastisch und wellig ausgebildet sind, um den beiden Abstandsstücken 11 eine Elastizität zu bieten, sodass die Kugeln 3, 3' immer an den jeweiligen Kontaktflächen 111 der Abstandsstücke 11 behalten sind. Das in Fig. 1 dargestellte, wellig ausgebildete Verbindungsglied 13 ist derart gestaltet, dass eine ausziehbare und zusammendrückende Wirkung zu erreichen ist. Um die Bewegungsrichtung der Verbindungsglieder zu stabilisieren und es zu vermeiden, dass die Verbindungsglieder 13 beim Betrieb des Antriebssystems in den Zwischenraum zwischen den Kugeln 3, 3' und den Schienen eingegriffen sind, ist das Abstandsstück 11 mit zwei Führungsstücken 12 versehen. Beim Rollvorgang der Kugeln 3, 3' befinden sich die beiden Führungsstücke 12 im Zwischenraum der beiden Schienen, sodass eine richtige Bewegungsrichtung der Führungsstücke 12 gewährleistet ist, wodurch die Verbindungsglieder 13 auf eine richtige Richtung behalten sind.

Fig. 2 stellt eine Schnittansicht längs der Linie A-A der Fig. 1 dar. Der Durchmesser des Abstandsstücks 11 ist kleiner als der der Kugeln 3, 3', wobei die Führungsstücke 12a, 12b dem Abstandsstück 11 angefügt und an der symmetrischen Stelle des Abstandsstücks 11 angeordnet sind. Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die Kugelumlaufspindeln und die Linearführungen befinden sich die Führungsstücke 12a, 12b zwischen zwei Schienen des Übertragungssystems, um die Richtung des Abstandsstücks 11 zu steuern.

Fig. 3 stellt eine schematische Darstellung des in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Kugelbindeaggregats dar, die gebogen sind. Richten sich die Kugeln nach unten, wird das oben befindliche Verbindungsglied 13a länger gezogen, während das unten befindliche Verbindungsglied 13b gedrückt wird, sodass die Krümmung vergrößert ist. Daher ist das erfindungsgemäße Kugelbindeaggregat in allen Richtungen biegbar, wodurch der Bedarf gedeckt wird, dass die kompakten Kugeln eine dreidimensionale Kurvenbewegung problemlos durchführen können, wobei die Probleme des herkömmlichen Kugelbindeaggregats auch gelöst werden können. Bewegen sich die Kugeln 3, 31 entlang einem nach unten gerichteten krummen Kanal fort, werden die Führungsstücke 12b leicht miteinander kontaktiert, sodass die Interferenz entsteht. Um dies zu verhindern sind die beiden Seiten 121, 122 der Führungsstücke 12 der vorliegenden Erfindung schräg ausgebildet, sodass die hinteren Enden der Führungsstücke 12 eindeutig kleiner ist als die vorderen Enden der Führungsstücke 12, wodurch die Interferenz der benachbarten Führungsstücke 12 erheblich reduziert ist, wenn das Kugelbindeaggregat gekrümmt ist.

In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelbindeaggregats dargestellt. Das Verbindungsglied 13 ist ebenfalls elastisch, wellig und genauer im Zickzack ausgebildet. Die im Zickzack ausgebildete Verbindungsglied 13 weist eine einfache Kontur auf, wobei die Gestaltung auch praktischer ist. Außerdem besitzt es eine ausgezeichnete Dehnbarkeit.

Fig. 5 stellt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelbindeaggregats dar, während Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie A-A der Fig. 5 darstellt. Das Abstandsstück 11 weist in der Mitte eine Durchbohrung 14 auf, in der die Kugel 3 zum größten Teil aufgenommen wird, um die Kugeln 3 zu positionieren. Die Durchbohrung 14 dient zur Verbesserung der Übertragungswirkung des Schmiermittels zwischen Kugeln 3. Bei dieser Ausführungsform weist die Kontaktfläche 111 keine nach innen konkave Gestaltung auf, so dass das herkömmliche Entformungsproblem bei Herstellung gelöst wird. Da die Durchbohrung 14 die Übertragungswirkung des Schmiermittels zwischen Kugeln 3 verbessert, wird der Schmiereffekt der Kugeln 3 erhöht, wodurch die Temperatur der Kugelumlaufspindeln und der Linearführungen reduzierbar ist.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten. Insbesondere wird der Schutzumfang der Erfindung durch die Ansprüche festgelegt.

Claims (12)

1. Kugelbindeaggregat, das wenigstens aufweist:
ein Abstandsstück (11), das zwischen beiden benachbarten Kugeln (3, 3') vorgesehen ist, um sie voneinander zu trennen; und
ein Verbindungsglied (13), das als schmaler und welliger Streifen ausgebildet ist;
wobei das Abstandsstück (11) und das Verbindungsglied (13) aus elastischem Material hergestellt sind, und wobei zwischen allen zwei Abstandsstücken (11) zwei Verbindungsglieder (13) vorgesehen sind.

2. Kugelbindeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsstück (11) an entgegengesetzten Seiten mit Führungsstücken (12) versehen ist.

3. Kugelbindeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstücke (12) ähnliche Dicke haben wie die Verbindungsglieder (13).

4. Kugelbindeaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Endes der Führungsstücke (12) viel kleiner ist als die Breite des Kugelbindeaggregats.

5. Kugelbindeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kurvenreiche Verbindungsglied (13) wellig ausgebildet ist.

6. Kugelbindeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kurvenreiche Verbindungsglied (13) im Zickzack ausgebildet ist.

7. Kugelbindeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsstück (11) an beiden Seiten je eine Kontaktfläche (111) aufweist, die nach innen konkav ausgebildet ist.

8. Kugelbindeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsstück (11) eine Durchbohrung (14) aufweist.

9. Kugelbindeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelbindeaggregat auf das Kugelumlaufsystem der Spindel angewendet ist.

10. Kugelbindeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelbindeaggregat auf das Kugelumlaufsystem der Linearführungen angewendet ist.

11. Kugelbindeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dünne streifenförmige Abstandsstück (11) mit einem kreisförmigen Schnitt versehen ist.

12. Kugelbindeaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dünne streifenförmige Abstandsstück (11) mit einem rechteckigen Schnitt versehen ist.