DE3036323C2

DE3036323C2 - Lineare Kugellagereinheit

Info

Publication number: DE3036323C2
Application number: DE3036323A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokyo Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1979-10-20
Filing date: 1980-09-26
Publication date: 1983-08-11
Also published as: US4348064A; FR2468028B1; JPS5659022A; DE3036323A1; GB2061408A; IT1129035B; IT8049926A0; FR2468028A1; GB2061408B

Description

vorsteht und mit diesem Ende direkt auf einem Maschinengestell od. dgl. entlang ihrer gesamten Längserstreckung befestigt werden kann. Eine solche Ausbildung hat aber zur Folge, daß üblicherweise nur vier Spurrillen an den Ecken eines gedachten Rechtecks oder Quadrats in einem solchen Abstand voneinander vorgesehen sind, daß noch genügend Raum für den Durchtritt der Spurstange verfügbar ist. Damit aber werden die Belastungsverhältnisse schwieriger als bei der linearen Kugellagereinheit nach der DE-PS 8 70 049, bei welcher die Spurrillen über den gesamten Umfang eines kreisförmigen Querschnitts praktisch beliebig eng verteilt werden können. Wenn nämlich bei einer solchen linearen Kugellagereinheit kein Haltekäfig vorgesehen ist, ist er schwierig, die Kontaktwinkel der beiden jeweils gegenüberliegenden belasteten Kugeln in gewünschter Weise unter Parallelität aufrechtzuerhalten, wenn Zentrierungsfehler oder andere Ausrichtungsfehler in den Spurrillen des Lagerhauptkörpers und der Spurstange vorhanden sind, und diesen Kontaktwinkel in vollem Ausmaß einzuhalten, wenn eine Vorbelastung auf die beiasteten Kugeln ausgeübt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es infolgedessen, ausgehend von der linearen Kugellagereinheit nach der DE-OS 29 45 594, dieselbe so auszubilden, daß bei großer Lastaufnahmefähigkeit der gewünschte Kontaktwinkel selbst dann aufrechterhalten wird, wenn Ausrichtungsfehler, insbesondere Zentrierungsfehler, in gewissem Ausmaß in den Spurrillen des Lagerhauptkörpers und/oder in den Spurrillen des Spurtisches bzw. der Spurstange vorhanden sind, sowie so, daß der Kontaktwinkel auch bei Ausübung einer Vorbelastung auf die belasteten Kugeln vollständig eingehalten wird.

Diese Aufgabe wird mit einer linearen Kugellagerein- ü heit der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der oberen, rechten und linken Spurrille der zylindrischen Ausnehmung auf deren nach außen gerichteten Seiten jeweils ein Spielraum ausgebildet ist, dessen Begrenzung parallel zur Vertikallinie ist; daß in d"r unteren, rechten und linken Spurrille der zylindrischen Ausnehmung an deren jeweils oberen Rändern ein Spielraum ausgebildet ist, dessen Begrenzung unter einem Winkel von 30° bezüglich der Vertikallinie geneigt ist; und daß die unteren Spurrillen ·»■; des Spurtisches bzw. der Spurstange mit Spielräumen ausgebildet sind, deren Begrenzungen parallel zur Vertikallinie verlaufen sowie eine Tangentiallinie zu der unteren, rechten und linken konkaven Spurrille des Spurtisches bzw. der Spurstange sind. 3d

Aufgrund dieser Ausbildung ergibt sich, obwohl der Käfig weggelassen ist, durch diese Weglassung keine schlechte Lagercharaktei istik, vielmehr führen die angegebenen Spielräume in den Spurrillen des Lagerhauptkörpers und des Spurtisches bzw. der Spurstange ■" dazu, daß die Koutaktwinkel der beiden gegenüberliegenden belasteten Kugeln parallel werden, wobei keine Randbelastung, die auch als polare bzw. genau entgegengesetzte Randbelastung bezeichnet werden kann, auf die Spurrillen ausgeübt wird. Weiterhin kann eine Vorbelastung mit einem vorbestimmten Druck auf die belasteten Kugeln ausgeübt werden, während der Kontaktwinkel vollständig eingehalten wird. Und schließlich kann der gewünschte Kontaktwinkel aufrechterhalten werden, selbst wenn Fehler in der f>5 Anordnung der Spurrillen des Lagerhauptkörpers und der Spurrillen des Spurtisches bzw. der Spurstange vorhanden sind, wie be!jpielsweise Zentrierungs- bzw. Ausrichtungsfehler.

Abgesehen hiervon ergibt sich außerdem der allgemeine Vorteil einer käfiglosen linearen Kugellagereinheit, dzß es nicht erforderlich ist, jeweils einen der jeweiligen unterschiedlichen Länge von verschieden langen Lagerhauptkörpern angepaßten Käfig vorzusehen, was bei vielen unterschiedlichen Längen und kleinen Herstellungsmengen jeder dieser Längen von linearen Kugellagereinheiten eine Senkung der Herstellungskosten bedeutet.

Die Erfindung sei nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 12 der Zeichnung anhand einiger besonders bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Lagerhauptkörpers einer Ausführungsform der linearen Kugellagereinheit nach der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 eine Seitenaufrißansicht einer Ausführungsform einer linearen Kugellagereinheit nach der Erfindung, wobei aus Darstellungsgründen ein Teil derselben weggelassen ist,

F i g. 3 eine Schnittansicht längi der Linie B-B der F i g. 2, wobei ein Spurtisch bzw. eine Spurstange über Kugeln eingefügt ist,

Fig.4 eine Vorderaufrißansicht einer Ausführungsform einer linearen Kugellagereinheit nach der Erfindung,

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie O\-X der Fig. 4,

F i g. 6 eine vergrößerte Darstellung, die einen Kontaktzustand zwischen einem Lagerhauptkörper und einigen lasttragenden Kugeln, die sich in den Spurrillen eines Spurtisches bzw. einer Spurstange befinden, zeigt,

Fig.7 eine Seitenaufrißansicht des Lagerhauptkörpers,

F i g. 8 eine Vorderansicht des Lagerhauptkörpers,

F i g. 9(a) eine Vorderaufrißansicht einer Seitenabdekkung,

Fig.9(b) eine Seitenaufrißansicht der Seitenabdekkung,

Fig. 10 eine Vorderaufrißansicht eines Spurtisches bzv. einer Spurstange,

Fig. ll(a) und ll(b) eine Veranschaulichung der Beziehung der Gegenbelastung von einigen belasteten Kugeln in den Spurrillen in dem Spurtisch bzw. in der Spurstange und

Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines an sich bekannten Zustands des Kontakts zwischen dem Lagerhauptkörper und den Spurrillen in einem Spurtisch bzw. in einer Spurstange bei einer linearen Kugellagereinheit, die einen Käfig hat.

Die dargestellte lineare Kugellagereinheit besitzt einen Lagerhauptkörper 10, der aus einer rechteckigen Stahlplatte bzw. aus einem quaderförmigen Stahlteil hergestellt ist, die bzw. das durch planare Rohbearbeitung so ausgebildet ist, daß sie bzw. es im Querschnitt C-förmig ist, also ein Rundteil mit geneigten Schenkeln wird, oder die rechteckige Stahlplatte bzw. das quaderförmige Stahlteil ist so hergestellt, daß sie bzw. es eine innere zyiin^Jrische Ausnehmung 11 hat, die in Längsrichtung in einem im wesentlichen mittigen Teil des rechteckigen bzw. quaderförmigen Stahlmaterials ausgebildet ist; auf der oberen Oberfläche des inneren 'Jmfangs der inneren Ausnehmung 11 ist eine flache Oberfläche 71 ausgebildet, und weiter sind konkave Spurrillen 12, 13, 1 i und 15, die im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius wie die Kugeln in einer radialen Richtung haben, in der inneren Umfangsober-

fläche der inneren Ausnehmung 11 vorgesehen, und zwar wie man aus Fig. 1 ersieht, in Längsrichtung des Lagerhauptkörpers 10 bzw. in Axialrichtung der im wesentlichen zylindrischen Ausnehmung 11.

Die Spurrillen 12 und 13, d. h. die obere linke und rechte Spurrille, sind so ausgebildet, daß im senkrecht zur Längsachse der im wesentlichen zylindrischen Ausnehmung 11 verlaufenden Querschnitt (siehe F i g. 3) die Linie U-Ou die jeweils den Mittelpunkt der in diesen Spurrillen verlaufenden belasteten Kugeln mit dem Mittelpunkt O\ des Lagerhauptkörpers 10 bzw. der im wesentlichen zylindrischen Ausnehmung 11 verbindet, mit der durch diesen Mittelpunkt O\ hindurchgehenden Horizontallinie X-X einen Winkel von λ = 45° bildet; und die untere linke und rechte Spurrille 14 und 15 sind so ausgebildet, daß die in diesen Spurrillen laufenden belasteten Kugeln symmetrisch unter einer Position von IV mit Bezug auf die Horizontallinie X-X angeordnet sind bzw. daß die durch den Mittelpunkt der zuletzt genannten belasteten Kugeln hindurchgehende Linie V-Oi in dem erwähnten senkrechten Querschnitt (siehe F i g. 3) einen Winkel von 0 = 15° mit der Horizontallinie X-X bildet. Hierbei ist, wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist. davon ausgegangen, daß der Lagerhauptkörper 10 so angeordnet ist, daß die öffnung des C der C-Form des Lagerhauptkörpers 10 senkrecht nach unten gerichtet ist.

Der Kontaktwinkel γ der oberen belasteten Kugeln bezüglich der Kugellagereinheit beträgt 30°, d.h. der Winkel, den eine Gerade W-Ch, welche durch einen Kontaktpunkt der belasteten Kugeln mit einem Spurtisch bzw. mit einer Spurstange 16 und einen Kontaktpunkt der belasteten Kugeln mit dem Lagerhauptkörper 10 hindurchgeht, mit einer Mittellinie M bildet, welche die vorerwähnte Gerade im Punkt Ch. schneidet: und die seitlichen bzw. unteren belasteten Kugeln, die sich in den Spurrillen 14 und 15 befinden, sind unter einem Kontaktwinkel von 0 = 30° mit Bezug auf die Mittellinie M angeordnet, d. h.. daß eine Gerade T-Oi, die durch einen Kontaktpunkt einer jeweils in der -»o Spurrille 14 bzw. 15 laufenden belasteten Kugel mit dem Spurtisch bzw. der Spurstange 16 sowie einen Kontaktpunkt dieser belasteten Kugel mit einem Lagerhauptkörper 10 hindurchgeht, und die senkrechte Mittellinie M. welche von der vorgenannten Geraden im - > Punkt Ch geschnitten wird, miteinander einen Winkel von ο = 30⁼ einschließen (das bezieht sich wiederum auf den senkrecht zur Achse der Ausnehmung 11 verlaufenden Querschnitt, wie er in F i g. 3 dargestellt ist).

Mit 17 und 1*5 sind als Ausnehmungen ausgebildete w Spielräume bezeichnet, die dadurch ausgebildet worden sind, daß man die äußeren bzw. die der öffnung der C-Form zugewandten Seiten der oberen Spurrillen 12 und 13 des Lagerhauptkörpers 10 in Längsrichtung parallel zu einer Vertikallinie Y- Vbzw. zur senkrechten Mittelachse M abgeschnitten bzw. gefräst oder geschliffen hat.

Mit den Bezugszeichen 19 und 20 sind außerdem als Ausnehmungen ausgebildete Spielräume bezeichnet, die dadurch ausgebildet worden sind, daß man die oberen Ränder, d. h. die der öffnung der C-Form abgewandten Seiten der unteren Spurrillen 14 und 15 des Lagerhauptkörpers 10 in Längsrichtung unter einem Winkel von 30⁼ mit Bezug auf die Vertikallinie Y-Y bzw. die senkrechte Mittellinie geschnitten bzw. gefräst oder geschliffen hat Mit 21 und 22 sind teiiringförmige Vorspränge bezeichnet, die zum Umlenken und Führen der Kugeln dienen und die an beiden Stirnflächen 23 und 24 des Lagerhauptkörpers 10 ausgebildet sind.

Kugelrückführkanäle 25, 26, 27 und 28 für nichtbelastete Kugeln verlaufen in Längsrichtung des Lagerhauptkörpers 10 von der Stirnfläche 23 des Lagerhauptkörpers 10 zur Stirnfläche 24, wobei der obere, rechte und linke Kugelrückführkanal 25 und 26 für nichtbelastete Kugeln im Schnitt der Fig. 3 auf der Linie U-O] liegen, die ihrerseits unter einem Winkel von 45° zu der durch die Mitte Oi gehenden Horizontallinie X-X verläuft, und weiterhin bilden diese Kugelrückführkanäle Kreuzungsstellen unter den Vorsprüngen 21, 22, wo ihre Sohlen tangential zu den äußeren Uinfangsrändern der teilringförmigen Vorsprünge 21 und 22 verlaufen.

Der untere, rechte und linke Kugelrückführkanal 27 und 28 für nichtbelastete Kugeln sind auf einer Linie angeordnet, die, bezogen auf den zur Längsachse der Ausnehmung 11 senkrechten Schnitt der Fig. 8, unter einem Winkel von 15° zur Horizontallinie X-X geneigt ist. welche durch die Mitte Oi des Lagerhauptkörpers 10 hindurchgeht, und sie bilden ebenfalls Kreuzstellen mit den Vorsprüngen 21,22, an denen ihre Sohlen tangential zum äußeren Umfangsrand der teilringförmigen Vorsprünge 21 und 22 verlaufen (siehe insbesondere F i g. 8).

Danach werden offene Enden 29 und 30 in Längsrichtung an den Stellen ausgebildet, die sich in der Nähe der unteren rechten und linken Spurrille 14 und 15 des L'jerhauptkörpers 10 befinden, und zwar durch Schneiden, Fräsen oder Schleifen unter 30' mit Bezug auf die Vertikallinie Y- Vund eine unterste Horizontallinie Z-Z des Lagerhauptkörpers 10 (siehe die Winkel φ und ψ und die Linie L in F i g. 8).

Die oberste Oberfläche des Lagerhauptkörpers 10 ist mit Befestigungslöchern 31, 32, 33 und 34 ausgebildet. Beide Stirnflächen 23 und 24 sind mit Befestigungslöchern 37, 38, 39 und 40 für jeweils eine als Seitenkappe 41, 42 ausgebildete Seitenabdeckung versehen, und zwar dienen diese Befestigungslöcher im einzelnen dazu, die flachen Teile 35 und 36 (siehe insbesondere Fig. 4 und 9) der Seitenkappen 41 und 42 mittels Schrauben 66, insbesondere Kreuzschlitzschrauben, zu befestigen. Diese Befestigungslöcher für die Seitenkappen 41, 42 sind durch Gewindeschneiden mit jeweils einem Innengewinde versehen worden.

Die Seitenkappen 41,42 sind aus Stahlplattenmaterial hergestellt, und werden an der vorderen Stirnfläche 23 und an der rückwärtigen Stirnfläche 24 des Lagerhauptkörpers 10 befestigt. Die inneren Oberflächen der Seitenkappen 41 und 42 sind integral bzw. einstückig mit teilringförmigen konkaven Teilen 43 ausgebildet (siehe insbesondere Fig.4 und 9), die den teilringfc.migen Vorsprüngen 21 und 22 entsprechen, welche in der vorderen und rückwärtigen Stirnfläche 23 und 24 des Lagerhauptkörpers 10 ausgebildet sind; und außerdem sind die Seitenkappen 41 und 42 integral bzw. einstückig mit U-förmigen konkaven Teilen 44 bis 47 zur Richtungsänderung der Kugeln ausgebildet, und diese Teile 44 bis 47 stimmen lagemäßig mit den Spurrillen 12 bis 14 des Lagerhauptkörpers 10 und den Kugelrückführkanälen 26 bis 28 für die nichtbelasteten Kugeln überein.

In den Seitenkappen 41 und 42 sind halbkreisförmige Kugelführungszungenteile 48 bis 51 an den unteren Teilen der U-förmigen konkaven Teile 44 bis 47 ausgebildet Die Kugelführungszungenteile 48 bis 51 dienen mit zur Änderung der Richtung der Kugeln 67. die in einer linearen Richtung in den Spurrillen 52 bis 55 des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 rollen und durch die Richtungsänderung in eine neue Laufrichtung

gebracht werden, indem sie in die ricritungsändernden U-iormigen konkaven Teile 44 bis 47 geführt werden, welche sie ihrerseits in die Kiigelrüekiührkanäle 25 bis 28 des Lagerhauptkörpers IO für die nichtbelusteten Kugeln führen.

In je einem flachen Teil 35 und 36 der Seitenkappen 41, 42 sind einige ISefestigiingslöcher 56 bis 59 (siehe f'i g. W an den .Stellen, die mit den Befestigungslöchern 37 bis +0 übereinstimmen, ausgebildet.

Der Spurtisch bzw. die Spurstange 16. in dem bzw. der die Spurrilleii 52 bis 55 ausgebildet sind, ist aus einem Teil ausgebildet, das einen quadratischen Querschnitt hat. und diese Spurstange bzw. dieser Spurtisch fluchtet milder Mitte O, des Lagerhauptkörpers 10.

Zunächst werden die obere und untere parallele Oberflaehe 62 b/w. 62' und die rechte und linke parallele Oberfläche 70 bzw. 70' (siehe Fig. 10) des Spurtisches b/w. der Spurstange 16 ausgebildet, so daß sich Bearbeitung^-Bezugsebenen ergeben. Die obere rechte und linke Spurrille 52 und 53 werden so angeordnet, daß sie. bezogen auf einen Schnitt senkrecht zur Längsachse des Spurtisches bzw. der Spurstange 16. wie er in [■'ig. 10 dargestellt ist, auf einer Linie U-O\ liegen, die unter einem Winkel von λ = 45° zu einer Horizontallinie Λ'-.Y verlauft, welche durch die Mitte O] des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 hindurchgeht. Die untere rechte und linke Spurrille 54 und 55 sind, ebenfalls bezogen auf Fig. 10, auf einer Linie V-Oi angeordnet, die einen Winkel von ^= 15° mit der Horizontallinie X-X einschließt, und sowohl die oberen als auch die unteren SpurrMen 52, 53 bzw. 54, 55 sind jeweils symmetrisch ausgebildet. Weiterhin sind die konkaven Spurrillen 52 bis 55 so ausgebildet, daß sie im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius wie die Kugeln 67 haben, und sie sind so ausgebildet bzw. angeordnet, daß ihre Krümmungsmittelpunkte auf einer Kreuzungsstelle von jeweils einem Durchmesser eines Teilkreises a mit diesem Teilkreis a liegen, der in einem gewünschten Radius rum den Mittelpunkt Oi herum verläuft.

Dann werden die Spielräume 60 und 61 der unteren, rechten und linken Spurrille 54 und 55 so ausgebildet, daß deren jeweilige Begrenzung eine zur Vertikallinie Y-Y bzw. zur vertikalen Mittellinie M parallele Tangentiallinie zur unteren, rechten bzw. linken Spurrille 54 bzw. 55 ist.

Mit 62 ist ein flacher Teil des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 bezeichnet, während die Bezugszeichen 63 und 64 zwei Vorsprüngen zugeordnet sind und 65 ein Befestigungsloch ist.

Mit 66 sind Befestigungsschrauben, insbesondere Kreuzschlitzschrauben, zur Befestigung der Seitenkappen 41 und 42 an den Stirnflächen 23 und 24 des Lagerhauptkörpers 10 bezeichnet.

Das Bezugszeichen 67 ist sowohl den belasteten als auch den unbelasteten Kugeln zugeordnet. Mit 68 ist ein Schleifrad bezeichnet, das zum Schleifen der vier Spuroberfiächen bzw. der vier Spurrillen verwendet wird.

Nachdem vorstehend beschrieben wurde, wie jedes der Bauteile der linearen Kugellagereinheit aufgebaut bzw. ausgebildet ist, sei nun die Reihenfolge des Zusammenbaus der Bauteile beschrieben.

Zunächst wird die Seitenkappe 41 an der einen Stirnfläche 23 des Lagerhauptkörpers 10 mit Kreuzschlitzschrauben 66 befestigt, dann wird der Spurtisch bzw. die Spurstange 16 von gewünschter Länge in die innere Ausnehmung 11 des Lagerhauptkörpers 10 eingefügt In diesem Zustand werden die Kugeln 67

aufeinanderfolgend in die Kugelrückführkanäle 25 bis 28 für die nichtbelasteten Kugeln von der anderen Stirnfläche 24 her, in die Zwischenräume zwischen den Spurrillen 12 bis 15 des Lagerhauptkörpers 10 und den Spurrillen 52 bis 55 des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 eingefügt, und dann wird die Seitenkappe 42 mit Kreuzschlitzschrauben 66 am anderen Ende befestigt.

Es sei nun die Betriebs- und Funktionsweise der linearen Kugellagereinheit beschrieben:

Wenn die lineare Kugellagereinheit in eine Werkzeugmaschine (nicht gezeigt) eingebaut wird, dar.ii werden die erforderlichen Werkzeuge in die zusammengebaute Kugellagereinheit eingesetzt. Dann wird d^;e Kugellagereinheit zusammen mit den erforderlichen Werkzeugen vorwärts bewegt; die belasteten Kugeln 67, die mittels der konkaven Spurrillen 52 bis 55 des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 und mittels der konkaven Spurrillen 12 bis 15 des Lagerhauptkörpers 10 gehalten werden, werden zusammen mit dem Lagerhauptkörper 10 bewegt, mittels der in den Seitenkappen 41, 42 ausgebildeten Kugelführungszungenteilen 48 bis 51 aufgenommen bzw. nach aufwärts umgelenkt, nach aufwärts in die richtungsändernden U-förmigen konkaven Teile 44 bis 47 gedrückt, und dann glatt, sanft sowie stoßfrei in die für nichtbelastete Kugeln 67 vorgesehenen Kugelrückführkanäle übergeführt.

Der Kontaktwinkel der oberen belasteten Kugeln 67 veranschaulicht, daß beide Kontaktpunkte, nämlich der Kontaktpunkt des Lagerhauptkörpers 10 und der Kontaktpunkt des Spurtisches bzw. der Spurstange 16. mit den belasteten Kugeln 67 auf einer Linie X-Ch angeordnet sind, die unter einem Winkel von y = 30° zu der durch den Punkt Ch hindurchgehenden senkrechten Mittelachse geneigt ist; und auch die Kontaktpunkte der unteren belasteten Kugeln 67 mit dem Lagerhauptkörper 10 und dem Spurtisch bzw. der Spurstange 16 sind auf der Linie T-Ch angeordnet, die einen Winkel von ö = J0" mit der durch den Punkt Oj hindurchgehenden senkrechten Mittellinie M verläuft (bezogen auf den senkrecht zur Längsachse der Ausnehmung 11 ausgeführten Schnitt gemäß F i g. 3 mit senkrecht nach unten gewandter Öffnung der C-Form des Lagerhauptkörpers 10), und infolgedessen weisen sowohl die oberen als auch die unteren rechten und linken belasteten Kugeln 67 die gleiche Gegenbelastungscharakteristik auf.

Das bedeutet, wie man aus den Fig. ll(a) und ll(b) ersieht, daß sich dann, wenn die Gegenbelastungscharakteristik in einer Richtung nach dem Kontaktwinkel hin C₀ beträgt, folgendes ergibt:

Die Gegenbelastung in der Abwärtsrichtung beträgt

1732C»

x 2 = 1732C₀.

Die Gegenbelastung in einer nach rechts oder links zeigenden Richtung beträgt

—r- + — v-n·

Die Gegenbelastung in der Aufwärtsrichtung beträgt -^p- C₀ x 2 = 1732C₀.

Infolgedessen sind die nach aufwärts und abwärts gerichteten Belastungen einander gleich.

Wie bereits erwähnt, sind Spielräume 17,18 sowie 60,

61 in den oberen Spurrillen 12, 13 des Lagerhauptkörpers 10 und in den nach außen zu gewandten Rändern der unteren Spurrillen 54, 55 des Spurtisches bzw. der Spurstange 16 parallel zur Vertikallinie Y- ^ausgebildet, sowie außerdem Spielräume 19, 20 in den oberen Rändern der unteren Spurrillen 14,15 des Lagerhauptkörpers 10 ur'.er einem Winkel von 30° zur Vertikallinie Y-Y, so daü jeder der Kontaktpunkte in einer spezifizierten Position gehalten wird und die Kontaktwinkel der beiden einander gegenüberliegenden belasteten Kugeln parallel zueinander werden.

Auf diese Weise ist es möglich, eine Vorbelastung auf die belasteten Kugeln in den vier Reihen von Spurrillen unter einer Bedingung bzw. in einem Zustand anzuwenden, unter der bzw. in dem der Kontaktwinkel vollständig eingehalten wird, und weiterhin ist es möglich, die Lebensdauer der linearen Kugellagereinheit zu vergrößern und ihre Steifigkeit zu erhöhen.

Da die Kugellagereinheit nach der Erfindung keinen Käfig hat, und da außerdem die konkaven Spurrillen für die Führung df belasteten Kugeln im Lagerhauptkörper und im Spurtisch bzw. in der Spurstange jeweils eine tiefe Spurrille sind, die nahezu bis zur Mitte des Teilkreises a der Kugeln geht, wird keine Kanten- bzw. Randbelastung (polare bzw. genau entgegengesetzte Rand- bzw. Kantenbelastung) angewandt, und es wird vielmehr eine rationelle Belastungsverteilung in den Spurrillen realisiert, und es ergibt sich eine verlängerte Lebensdauer der Kugellagereinheit.

Da die lineare Kugellagereinheit nach der Erfindung keinen Käfig hat, ist die Anzahl der Bauteile vermindert, und die Kosten der Kugellagereinheit sind ebenfalls vermindert. Eine Erhöhung oder Verminderung der Länge der Spurrillen der linearen Kugellagereinheit kann dadurch erzielt werden, daß man lediglich die Länge des Lagerhauptkörpers ändert, so daß infolgedessen die verschiedensten Arten von linearen Kugellagereinheiten, die eine hohe Belastungskapazität bis zu einer niedrigen Belastungskapazitat haben, ieieiii hergestellt werden können.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Lineare Kugellagereinheit, die einen Lagerhauptkörper aufweist, an dessen vorderer und rückwärtiger Stirnfläche je eine Seitenkappe angebracht ist; wobei in einer Ausnehmung des Lagerhauptkörpers vier im Querschnitt konkave Spurrillen, die im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius wie die jeweils in endloser Reihe angeordneten Kugeln haben, axial ausgebildet sind; wobei weiter je ein teilringförmiger Vorsprung, der tangential zu den Sohlen der Spurrillen verläuft, an beiden Stirnflächen des Lagerhauptkörpers ausgebildet ist und Kugelrückführkanäle, die tangential mit dem äußeren Umfang der teilringförmigen Vorsprünge verlaufen, in Längsrichtung durch den Lagerhauptkörper hindurch vorgesehen sind; wobei außerdem die Seitenkappen mit teilringförmigen konkaven Teilen, die den teilringförmigen Vorsprüngen des Lagcrhauptkörpcrs entsprechen, sowie mit die Richtung der Kugeln ändernden U-förmigen konkaven Teilen, welche die teilringförmigen konkaven Teile kreuzen, versehen und Kugelzuführungszungenteile unterhalb der die Richtung der Kugeln ändernden U-förmigen konkaven Teile bzw. im Anschluß an die die Richtung der Kugeln ändernden U-förmigen konkaven Teile vorgesehen sind; und wobei ein Spurtisch bzw. eine Spurstange, der bzw. die den Spurrillen des Lagerhauptkörpers entspre- jo chende Spt !Tillen hat, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der oberen, rechten und linken Spurrille (12, 13) der zylindrischen Ausnehmung (It) auf deran na"h außen gerichteten Seiten jeweils ein Spielraum (i/, 18) ausgebildet ist, dessen Begrenzung parallel zur Vertikallinie (Y- Y) ist; daß in der unteren, rechten und linken Spurrille (14,15) der zylindrischen Ausnehmung (11) an deren jeweils oberen Rändern ein Spielraum (19, 20) ausgebildet ist, dessen Begrenzung unter einem -ίο Winkel von 30° bezüglich der Vertikallinie (Y-Y) geneigt ist; und daß die unteren Spurrillen (54, 55) des Spurtisches bzw. der Spurstange (16) mit Spielräumen (60, 61) ausgebildet sind, deren Begrenzungen parallel zur Vertikallinie (Y-Y) verlaufen sowie eine Tangentiallinie zu der unteren, rechten und linken konkaven Spurrille (54, 55) des Spurtisches bzw. der Spurstange (16) sind.

Die Erfindung betrifft eine lineare Kugellagereinheit, die einen Lagerhauptkörper aufweist, an dessen vorderer und rückwärtiger Stirnfläche je eine Seitenkappe angebracht ist; wobei in einer Ausnehmung des Lagerhauptkörpers vier im Querschnitt konkave Spurrillen, die im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius wie die jeweils in endloser Reihe angeordneten Kugeln haben, axial ausgebildet sind; wobei weiter je ein w) teilringförmiger Vorsprung, der tangential zu den Sohlen der Spurrillen verläuft, an beiden Stirnflächen des Lagerhauptkörpers ausgebildet ist und Kugelrückführkanäle, die tangential mit dem äußeren Umfang der teilringförmigen Vorsprünge verlaufen, in Längsrich- μ lung durch den Lagerhauptkörper hindurch vorgesehen sind: wobei außerdem die Seitenkappen mit ringförmigen konkaven Teilen, die den teilringfönnigen Vorsprüngen des Lagerhauptkorpers entsprechen, sowie mit die Richtung der Kugeln ändernden U-förmigen konkaven Teilen, welche die teilringförmigen konkaven Teile kreuzen, versehen und Kugelführungszungenteile unterhalb der die Richtung der Kugeln ändernden U-förrr.igen konkaven Teile bzw. im Anschluß an die die Richtung der Kugeln ändernden U-förmigen konkaven Teile vorgesehen sind; und wobei ein Spurtisch bzw. eine Spurstange, der bzw. die den Spurwllen des Lagerhauptkorpers entsprechende Spurrillen hat, vorgesehen ist.

Eine konventionelle Art einer linearen Kugellagereinheit ist ein Kugelbuchsenlager, das eine vertikale Last abstützen kann, jedoch kann ein solches Lager nur einen Teil der Momentlast oder einer nach aufwärts gerichteten Last tragen bzw. abstützen.

In der nicht vorveröffentlichten DE-OS 29 45 594 ist eine lineare Kugellagereinheit der eingangs genannten Art beschrieben, die vom sogenannten Käfigtyp ist, d. h, sie weist einen Käfig auf, der zwischen den Lagerhauptkörper und die Spurstange bzw. den Spurtisch eingefügt ist und dazu dient, ein Herausfallen der Kugeln zu verhindern, wenn die Spurstange bzw. der Spurtisch entfernt wird. Obwohl ein solcher Käfig für die Montage und Demontage der Kugellagereinheit erhebliche praktische Vorteile hat, bringt er jedoch auch gewisse Beschränkungen bezüglich der Belastungsaufnahmefähigkeit der Kugellagereinheit mit sich, weil er es erfordert, daß die Spurrillen für die belasteten Kugeln im Lagerhauptkörper und im Spurtisch bzw. in der Spurstange schmal gemacht werden müssen, um den Käfig zwischen den Lagerhauptkörper und den Spurtisch bzw. die Spurstange einfügen zu können. Dadurch wird natürlich die Belastungsaufnahmefähigkeit vermindert, da diese, wenn man zunächst von der Richtung der Belastung absieht, bei vorgegebenen Abmessungen der linearen Kugellagereinheit um so größer ist, je breiter die Spurrillen sind.

Lineare Kugellagereinhe-iten.dk. ohne Käfig auskommen und es daher ermöglichen, verhältnismäßig breite Spurrillen vorzusehen, sind z. B. aus der DE-PS 8 70 049 bekannt; hier hat der Lagerhauptkörper eine zylindrische Ausnehmung, in welcher um den Umfang herum sieben Spurrillen gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dem im Querschnitt ringförmigen Lagerhauptkörper entspricht eine im Querschnitt hohlzylindrische Spurstange, auf welcher entsprechende Spurrillen vorgesehen sind. Auch bei dieser linearen Kugellagereinheit werden, ebenso wie bei der linearen Kugellagereinheit nach der DE-OS 29 45 594, die Kugeln an den axialen Enden des Lagerhauptkorpers in ihrer Laufrichtung umgelenkt, und die nichtbelasteten Kugeln laufen durch Kugelrückführkanäle, die in dem Lagerhauptkörper parallel zu den Spurrillen sowie radial auswärts von denselben vorgesehen sind. Zum Umlenken der Laufrichtung der Kugeln sind U-förmige Ausnehmungen in Seitenkappen ausgebildet, welche an den Stirnseiten des Lagerhauptkorpers angebracht sind.

Während bei der linearen Kugellagereinheit nach der DE-PS 8 70 049, wie oben erwähnt, die Spurrillen gleichmäßig über einen Kreisumfang verteilt sind, was eine Anordnung erfordert, bei der die Spurstange auf allen Seiten von dem Kugellagerhauptkörper umschlossen ist. ist es an sich erwünscht, lineare Kugellagereinheiten im allgemeinen, abgesehen von speziellen Ausnahmefällen, so auszubilden, daß die Spurstange nur teilweise von dem Lagerhauptkörper umschlossen ist und an ihrem, im allgemeinen unten befindlichen Ende