DE3310987C2

DE3310987C2 -

Info

Publication number: DE3310987C2
Application number: DE3310987A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1982-03-29
Filing date: 1983-03-25
Publication date: 1993-04-01
Also published as: GB8307817D0; IT8320319A0; JPS6211208B2; JPS58166125A; FR2524089A1; IT1167168B; US4496196A; FR2524089B1; GB2119872B; DE3310987A1; GB2119872A

Description

Die Erfindung betrifft eine Längsführung mit einer Wälzkörperumlauflagerung sowie einen linear geführten Schlitten mit einer derartigen Längsführung.

Derartige Längsführungen und Schlitten werden in Werkzeugmaschinen, numerisch gesteuerten Werkzeugen für die X-, Y- und Z-Achse, bei automatischen Werkzeugwechseleinrichtungen, automatischen Schweißvorrichtungen, Spritzgießvorrichtungen und Industrierobotern eingesetzt.

Übliche Längsführungen und Schlitten weisen dabei an jeder Seite der Führungsschienen ein Paar Nuten zum Abrollen der Wälzkörper auf; eine Reihe von belasteten Kugeln oder Wälzkörpern laufen durch jede dieser Nuten, so daß das Lager die Schultern der Führungsschiene halten kann (vgl. z. B. die US-PS 38 97 982). Bei dieser Führungsschiene sind daher jeweils vier Nuten erforderlich; ferner muß jede Nut zum Abrollen der Wälzkörper eine endlose Kugellaufbahn bilden, was wiederum viele Bearbeitungsschritte erfordert.

Die JP-PS 53 21 346 beschreibt eine Längsführung mit einem Lagerkörper, der eine Aussparung auf seiner Unterseite und geneigte Flächen an der Innenseite von an dem Lagerkörper ausgebildeten Armen hat. Ferner ist eine Führungsschiene vorhanden, deren Oberteil an den Querschnitt der Aussparung des Lagerkörpers angepaßt ist und die Nuten aufweist, die mit den Nuten des Lagerkörpers die Laufbahn für Kugeln bilden. Dabei sind die Nuten zwischen der Führungsschiene und dem Lagerkörper jedoch so angeordnet, daß sie beide nach oben gerichtet sind. Somit kann der Lagerkörper nicht durch Aufbringen eines Drehmoments verspannt werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Längsführungen und Schlitten zu vermeiden, insbesondere eine Vereinfachung des Aufbaus und damit eine Verringerung der Herstellungskosten bei zumindest gleichbleibender Qualität der Längsführung und das einfache Aufbringen einer Vorspannung zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Längsführung mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.

Die erfindungsgemäße Längsführung kann vorzugsweise Kugelkäfige zwischen den beiden Führungsabdeckungen aufweisen, so daß beim Abnehmen des Lagerkörpers von der Führungsschiene die Kugeln nicht aus dem Lagerkörper herausfallen.

Der erfindungsgemäße, längsgeführte Schlitten ist auf einem Paar Lagerkörpern der wälzkörpergelagerten Längsführungen angeordnet, wobei die Führungsschienen an der Basisfläche der Bettung befestigt sind.

Der erfindungsgemäße, längsgeführte Schlitten kann auf jede Längsführung eine Vorbelastung durch Anziehen von Schrauben ausüben, durch die der Schlitten und die Lagerkörper miteinander verbunden werden.

Da bei der erfindungsgemäßen Längsführung die Anzahl der Nuten für unbelastete Kugeln und für die abrollenden Kugeln in den Lagerkörpern und in der Führungsschiene halbiert werden kann, werden die Herstellung relativ einfach und die Kosten stark reduziert.

Da der Gleitblock einstückig ausgebildet sein kann, weist er eine hohe Festigkeit auf. Die geneigten Flächen des Lagerkörpers und der Führungsschiene sind um 45° geneigt, der Kontaktwinkel der Kugeln beträgt 45°, und die Nuten für die belasteten Kugeln und für die abrollenden Kugeln sind im Querschnitt halbkreisförmig. Diese Konstruktion ermöglicht die Aufnahme radialer oder umgekehrt radialer Belastung und in jeder Richtung durch das Lager.

Der erfindungsgemäße, längsgeführte Schlitten kann auf jede Längsführung in einfacher Weise eine Vorbelastung übertragen, um die Lebensdauer und die Steifigkeit zu erhöhen.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Längsführung,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Längsführung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht der Längsführung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1,

Fig. 6 eine Endansicht des Lagerkörpers gemäß Fig. 1,

Fig. 7 eine Endansicht der Führungsschiene gemäß Fig. 1,

Fig. 8 eine Endansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Längsführung,

Fig. 9 eine Aufsicht der Längsführung gemäß Fig. 8,

Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie X-X in Fig. 8 ohne die Führungsschiene,

Fig. 11 einen Querschnitt der Längsführung gemäß Fig. 8 ähnlich wie Fig. 5,

Fig. 12 eine Vorderansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Längsführung,

Fig. 13 einen Querschnitt entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 12,

Fig. 14 einen Querschnitt entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 12 ohne die Führungsschiene,

Fig. 15 einen Querschnitt entlang der Linie XV-XV in Fig. 13,

Fig. 16 eine Seitenansicht der Führungsabdeckung gemäß Fig. 12,

Fig. 17 einen Querschnitt entlang der Linie XVII-XVII in Fig. 16,

Fig. 18 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen, längsgeführten Schlittens mit der Längsführung gemäß der ersten Ausführungsform und

Fig. 19 eine schematische Darstellung mit einer Modifikation zum Ausüben einer Vorbelastung auf die den Schlitten bildenden Längsführungen.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform der wälzkörpergelagerten Längsführung B, die folgende Bestandteile aufweist: einen im Querschnitt C-förmigen Lagerkörper 1 mit einer Aussparung 5 an seiner Unterseite; eine Führungsschiene 2, deren Oberteil im Querschnitt ähnlich dem der Aussparung 5 des Lagerkörpers 1 ist; mehrere Kugeln 3; und Führungsabdeckungen 4 an den Enden an jeder Seite des Lagerkörpers 1, um die Kugeln 3 auf ihren Umlaufweg zu führen.

Der eine Arm 6a des Lagerkörpers 1 weist an seiner oberen Innenseite eine nach oben geneigte Fläche 7 auf, während der andere Arm 6b an seiner Innenseite eine nach unten geneigte Fläche 8 aufweist. Die nach oben und nach unten geneigten Flächen 7 bzw. 8 weisen eine im Querschnitt halbkreisförmige Nut 9 für belastete Kugeln auf, die sich über die gesamte Länge des Lagerkörpers in Längsrichtung erstreckt. Jeder Arm 6a und 6b weist eine Bohrung 10 für unbelastete Kugeln auf, die sich in Längsrichtung über die gesamte Länge des Lagerkörpers durch diesen erstreckt.

Auf der einen Seite der Führungsschiene 2 befindet sich eine V-förmige Aussparung mit nach unten geneigter Fläche 11. Die andere Seite der Führungsschiene 2 ist mit einer nach oben geneigten Fläche 12 versehen. An der nach unten geneigten und an der nach oben geneigten Fläche 11 bzw. 12 sind in Längsrichtung im Querschnitt halbkreisförmige Nuten 13 bzw. 14 zum Abrollen von Kugeln ausgebildet.

Wenn die Führungsschiene 2 in die Aussparung 5 des Lagerkörpers 1 eingeführt ist, wirken die Nuten 9 für belastete Kugeln des Lagerkörpers 1 mit den Nuten 13 und 14 der Führungsschiene 2 für die abrollenden Kugeln zusammen, um lastaufnehmende Bereiche zu bilden. Diese lastaufnehmenden Bereiche sind an ihren vorderen und hinteren Enden mit den in den Armen 6a und 6b des Lagerkörpers 1 ausgebildeten Bohrungen 10 für unbelastete Kugeln verbunden, und zwar mit Hilfe der Führungsnuten 15 der Führungsabdeckungen 4, so daß endlose Kugellaufbahnen für die Kugeln 3 gebildet werden.

Die Kugeln 3 wirken in Form mehrerer belasteter Kugeln in den belasteten Bereichen, die durch die kugelbelasteten Nuten 9 und die nach unten und nach oben geneigten Nuten 13 bzw. 14 gebildet werden. In den Bohrungen 10 befinden sich mehrere unbelastete Kugeln 3b der Kugeln 3.

Bei dieser Ausführungsform werden insgesamt vier Führungsabdeckungen 4 zum Bilden zweier endloser Kugellaufbahnen verwendet, wobei jeweils zwei Führungsabdeckungen an jedem Ende des Lagerkörpers 1 vorgesehen sind. Die Enden der kugelbelasteten Nut 9, die in jedem Arm des Lagerkörpers 1 ausgebildet ist, sind bei 16 in Fig. 6 abgerundet, so daß die Kugeln aus der Bohrung 10 für unbelastete Kugeln zu den Belastungen aufnehmenden Bereichen und umgekehrt über die Führungsnuten 15 der Abdeckung 4 leicht umlaufen können.

Die Führungsabdeckung 4 besteht aus gepreßtem Stahlblech und kann daher preiswert hergestellt werden.

Gemäß Fig. 4 beträgt die Neigung der Flächen 7 und 8 an den Armen 6a und 6b des Schlittens 1 sowie der Flächen 11 und 12 an der Führungsschiene 2 jeweils 45°. Die an den Flächen 7 und 8 des Lagerkörpers 1 ausgebildeten belasteten Nuten 9 sowie die an den Flächen 11 und 12 der Führungsschiene 2 ausgebildeten Nuten 13 und 14 für abrollende Kugeln sind im Querschnitt halbkreisförmig.

Die durch den lastaufnehmenden Bereich, der durch die Nuten 9 für belastete Kugeln und durch die Nuten 13 und 14 für die abrollenden Kugeln gebildet wird, laufenden, belasteten Kugeln 3 haben einen Kontaktwinkel α=45° bezüglich der vertikalen Linie 1, die durch die Mitte der betrachteten Kugel läuft. Daher kann das Lager eine radial nach außen oder nach innen oder in irgendeine andere Richtung wirkende Belastung in gleicher Weise aufnehmen. Der Kontaktwinkel α kann jedoch entsprechend der Belastungsverteilung oder dem Einsatz des Lagers durch Ändern des Winkels der geneigten Flächen 7 und 8 des Lagerkörpers 1 und der gezeigten Flächen 11 und 12 der Führungsschiene 2 geändert werden.

Die Fig. 8 bis 11 zeigen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Längsführung B. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform sind die relativ dicken Führungsabdeckungen 4, die ähnlich am Ende des Lagerkörpers 1 angeformt sind, an den Enden des Lagerkörpers 1 befestigt. Die Führungsabdeckungen 4 sind mit einem halbkreisförmigen Vorsprung 17 versehen, der nahe der Nut 13 oder 14 der Führungsschiene 2 für die abrollenden Kugeln vorspringt, um eine Führungsnut 15 in der Innenseite zu bilden.

Die Fig. 12 bis 17 zeigen eine dritte Ausführungsform der Längsführung B. Zwischen den an den Enden des Lagerkörpers 1 befestigten Führungsnuten 4 befindet sich ein Paar aus einer Blattfeder hergestellter Kugelkäfige 18 in Längsrichtung jeder Nut 9 des Lagerkörpers 1 für belastete Kugeln, um ein Herausfallen der Kugeln aus den Nuten 9 zu verhindern, wenn der Lagerkörper 1 von der Führungsschiene 2 abgenommen wird. Eine Gleitnut 19 ist in die Führungsschiene 2 geschnitten und erstreckt sich in Längsrichtung entlang der Bodenmitte der die Kugeln herumführenden Nuten 13 und 14. Gemäß den Fig. 14 bis 17 sind die Führungsabdeckungen 4 mit einer Nut 20 versehen, in die ein Endbasisteil 21 des Kugelkäfigs 18 eingreift, der mit Hilfe eines Federnapfens 27 starr befestigt ist.

Die Fig. 18 zeigt den erfindungsgemäßen, längsgeführten Schlitten T, der folgende Bestandteile aufweist: ein Paar Längsführungen B, die jeweils aus einem Lagerkörper 1, einer Führungsschiene 2, mehreren Kugeln 3 und Führungsabdeckungen 4 bestehen; ein Montagetisch 22, der an den beiden Enden an den Oberseiten der Lagerkörper 1 befestigt ist; zwei Paare Verbindungsbolzen bzw. Schrauben 23a, 23b (insgesamt vier Schrauben für eine Längsführung B), wobei die beiden Schrauben in Breitenrichtung ausgerichtet sind; ferner eine Bettung H mit Basisflächen 24, an denen die Führungsschienen 2 der Längsführungen B befestigt sind.

Bei dieser Ausführungsform befindet sich eine Beilagscheibe 25 zwischen dem Abschnitt der Oberseite des Lagerkörpers, der dem Arm 6b mit der nach unten geneigten Fläche 8 entspricht, und der Unterseite des Montagetisches 22. Durch Anziehen der Schrauben 23a, 23b wird der Lagerkörper 1 aufgrund der Dicke der Beilagscheibe 25 geringfügig gekippt und damit in Richtung des Pfeils Y gedreht, um eine Vorbelastung auf jede Längsführung B auszuüben.

Beim Zusammenbau des längsgeführten Schlittens T werden die Längsführungen B an den Basisflächen 24 der Bettung H mit Hilfe der Schrauben 26 befestigt. Dann wird der Montagetisch 22 auf den Oberseiten der Lagerkörper 1 der Längsführungen B angeordnet, eine Beilagscheibe 25, deren Dicke so gewählt wird, daß sich eine geeignete Vorbelastung der Längsführung ergibt, wird zwischen die Unterseite des Montagetisches 22 und dem Teil der Oberseite des Lagerkörpers 1 eingelegt, dem der Arm 6b mit der nach unten geneigten Fläche 8 entspricht. Danach werden die Schrauben 23a und 23b festgezogen, so daß man eine geeignete Vorbelastung auf jeder Längsführung B erhält.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform wird zum Vorbelasten der Längsführung B die Beilagscheibe 25 zwischen den Montagetisch 22 und den Lagerkörper 1 am Arm 6b mit der nach unten geneigten Fläche 8 eingefügt. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, die Längsführung dadurch vorzubelasten, daß man eine dicke Beilagscheibe auf den Arm 6b mit der nach unten geneigten Fläche 8 und eine dünne Beilagscheibe auf den Arm 6a mit der nach oben geneigten Fläche 7 auflegt, so daß die Vorbelastung durch den Dickenunterschied zwischen den beiden Beilagscheiben bestimmt wird.

Gemäß Fig. 19 kann man im Rahmen der Erfindung auch eine Vorbelastung auf die Längsführungen dadurch ausüben, daß man zwischen der Unterseite des Montagetisches 22 und der Oberseite des Lagerkörpers 1 der Längsführung B einen Zwischenraum d ausbildet, der sich vom Ende des Lagerkörpers auf der Seite des Arms 6b mit der nach unten geneigten Fläche 8 zum anderen Ende am Arm 6a mit der nach oben geneigten Fläche 7 allmählich vergrößert; der Montagetisch und die Lagerkörper werden dann mittels nicht dargestellter Schrauben miteinander verbunden. Zum Ausbilden des Zwischenraums d verlaufen vorzugsweise die Unterseite des Montagetisches 22 horizontal und die Oberseite des Lagerkörpers 1 der Längsführung B geneigt.

Claims

1. Längsführung mit einer Wälzkörperumlauflagerung für eine verspannbare Schlittenanordnung mit einem im Querschnitt C-förmigen und Arme (6a, b) aufweisenden Lagerkörper (1), der eine Aussparung (5) auf seiner Unterseite und geneigte Flächen (7, 8) an der Innenseite der Arme (6a, b) hat, wobei im Lagerkörper (1) in Längsrichtung verlaufende Bohrungen (10) für unbelastete Kugeln (3) vorgesehen sind, mit einer Führungsschiene (2), deren Oberteil an den Querschnitt der Aussparung des Lagerkörpers (1) angepaßt ist und Nuten (13, 14) aufweist, die mit Nuten (9) an dem Lagerkörper (1) Laufbahnen für belastete Kugeln (3) bilden, mit einer Führungsabdeckung (4) an den beiden Enden des Lagerkörpers (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (9 bzw. 13, 14) zwischen der Führungsschiene (2) und dem Lagerkörepr (1) so angeordnet sind, daß im Einbauzustand die Wirkrichtung der Lagerkräfte auf der einen Führungsschienenseite im wesentlichen entgegengesetzt ist zur Wirkrichtung der Lagerkräfte auf der anderen Führungsschienenseite.

2. Längsführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Lastkugelnuten (9) zwischen den Führungsabdeckungen (4) Kugelkäfige (18) vorgesehen sind und daß die Kugelnuten (13, 14) der Führungsschiene (2) jeweils mit einer Nut (19) versehen sind, die sich in Längsrichtung erstreckt und in die das vordere Ende des Kugelkäfigs (18) über die gesamte Länge der Nut (13, 14, 9) eingepaßt ist.

3. Linear geführter Schlitten mit mehreren wälzkörpergelagerten Längsführungen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen an der Oberseite der Lagerkörper (1) der beiden Längsführungen (B) befestigten Montagetisch (22), wobei die Führungsschienen (2) der Längsführungen (B) an den Basisflächen (24) der Bettung (H) befestigt sind.

4. Schlitten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführungen (B) mittels Schrauben (23a, 23b) vorgespannt sind, die zum Befestigen des Montagetisches (22) an den Lagerkörpern (1) festgezogen sind.

5. Schlitten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (23a, 23b) für jede Längsführung (B) paarweise vorgesehen und in Breitenrichtung ausgerichtet sind und daß Belagscheiben (25) lediglich zwischen der Unterseite des Montagetisches (22) und dem Teil der Oberseite des Lagerkörpers (1) an der Seite des Arms mit der nach unten geneigten Fläche eingefügt sind, um auf die Längsführungen (B) durch Festziehen der Schrauben (23a, 23b) eine Vorspannung auszuüben.

6. Schlitten nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (23a, 23b) für jede Längsführung (B) paarweise vorgesehen und in Breitenrichtung ausgerichtet sind und daß zwischen der Unterseite des Montagetisches (22) und dem Teil der Oberseite des Lagerkörpers (1) an der Seite des Arms mit der nach unten geneigten Fläche eine dicke Beilagscheibe und zwischen der Unterseite des Montagetisches (22) und dem Teil der Oberseite des Lagerkörpers (1) auf der Seite des Arms mit der nach oben geneigten Fläche eine dünne Beilagscheibe vorgesehen ist, um durch Festziehen der Schrauben (23a, 23b) auf jede Längsführung eine Vorspannung auszuüben.

7. Schlitten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (23a, 23b) paarweise vorgesehen und in Breitenrichtung ausgerichtet sind und daß ein Zwischenraum d() zwischen der Oberseite des Lagerkörpers (1) jeder Längsführung (B) und der Unterseite des Montagetisches (22) vorgesehen ist, wobei der Zwischenraum (d) sich von dem Arm mit der nach unten geneigten Fläche zum Arm mit der nach oben geneigten Fläche allmählich verbreitet, so daß durch Festziehen der Schrauben (23a, 23b) auf jede Längsführung (B) eine Vorspannung ausgeübt wird.