DE3310987C2 - - Google Patents
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- F16C29/0633—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides
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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 (7)
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.
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