DE3400849A1 - Umlenkweg eines rollenlagers fuer eine endlose linearbewegung - Google Patents
Umlenkweg eines rollenlagers fuer eine endlose linearbewegungInfo
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Description
Nippon Thompson Co. Ltd.
Minato-ku, Tokyo / Japan
Minato-ku, Tokyo / Japan
"Umlenkweg eines Rollenlagers für eine endlose Linearbewegung"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rollenlager für eine endlose Linearbewegung} in dem ein auf einer
linearen Laufschiene befestigtes Gehäuse mittels einer Mehrzahl von endlos 'zirkulierenden Rollen eine endlose
Linearbewegung ausführen kann. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Form der Wandflächen
eines Umlenkweges der Rollen, die an dem vorderen und an dem hinteren Ende des Gehäuses des Rollenlagers
für endlose Linearbewegung angebracht sind. Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Querschnittsform
eines Umlenkweges, der nicht den Reibungswiderstand der Rollen unnötigerweise erhöht. Der Umlenkweg verbindet
kreisbogenförmig die Enden einer Laufbahn, die eine Belastungszone darstellt, und eines Rücklaufkanals,
der eine Nicht-Belastungszone darstellt, und erlaubt eine weiche Umlenkbewegung der Rollen. Die
Laufbahn und der Rücklaufkanal sind geradlinig, parallel zueinander und liegen symmetrisch zueinander
bezüglich einer Ebene.
Eine AusfUhrungsart des Rollenlagers für endlose Linearbewegung hat eine Konstruktion wie etwa in
Figur 2 und Figur 3 gezeigt. In dieser Ausführungsart
führt ein auf einer Laufschiene 1 von linearem Verlauf befestigtes Gehäuse 2 mittels einer Mehrzahl von
endlos zirkulierenden Rollen eine endlose Linearbewegung aus. Der endlose Umlaufweg der Rolle 3 umfaßt
eine Laufbahn 4 und einen Rücklaufkanal 5, beide geradlinig
und parallel zueinander, und Umlenkwege 6, die beide Enden Jeweils der Laufbahn 4 und des Rücklaufkanal
es 5 miteinander verbinden, und erlaubt eine weiche Umlenkbewegung der Rollen. Die Laufbahn 4, der
Rücklaufkanal 5 und der Umlenkweg 6 haben einen nahezu quadratischen Querschnitt, dessen Seitenlänge etwa
gleich a ist. Die Mittellinien, die die Mittelpunkte der angenähert quadratischen Querschnitte dieser Laufbahn
4, dieses Rücklaufkanales 5 und dieses Umlenkweges
6 miteinander verbinden, liegen alle in einer gemeinsamen Ebene, der Mittelebene 12 (Figur 1). Die
Rolle 3 hat eine solche Form, daß die Dimension der Höhe und des Durchmessers nahezu gleich a ist.
Die Laufbahn 4 ist ausgebildet als eine rechtwinklige V-förmige Aussparung 7 auf dem Gehäuse 2 und als eine
rechtwinklige V-förmige Aussparung 8 auf der Laufschiene 1. Der Rücklaufkanal 5 ist innerhalb des Gehäuses
2 geschaffen. Der Umlenkweg 6 ist, ausgebildet in einer Seitenplatte 9, jeweils an dem vorderen und
an dem hinteren Ende des Gehäuses 2 vorgesehen.
Wie In Figur 1 gezeigt, liegen die Laufbahn 4 und der
Rücklaufkanal 5 symmetrisch zueinander bezüglich einer senkrechten Halbierungsebene 13 einer Mittelebene 20,
die durch die Mittelpunkte 10, 11 der Rollen hindurchgeht, die jeweils in der Laufbahn 4 und in dem Rücklaufkanal
rollen, wobei beide jeweils lineare Wege
sind. Der Umlenkweg 6 ist ein halbkreisförmiger Bogen mit einem Krümmungsmittelpunkt auf dieser Mittelebene
20, so daß er beide Enden jeweils der Laufbahn und des Rücklaufkanales miteinander verbindet. Die
Drehachse des Umlenkweges ist die Mittelsenkrechte
(in Figur 1 ist die Mittelsenkrechte gleichzeitig mit der senkrechten Halbierungsebene dargestellt), welche
eine Schnittlinie ist zwischen einer Ebene senkrecht zur Mittelebene durch beide Enden der Laufbahn 4 und
des Rücklaufkanales 5 und dieser senkrechten Halbierungsebene
13.
Dementsprechend sind, wie in Figur 26 gezeigt, die vier Wandflächen des Umlenkweges 6 im Prinzip als
Flächen ausgebildet, die jeweils von inneren bzw. äußeren konischen Flächen 16P 17 bzw. 18, 19 umgeben
werden. Diese stehen jeweils senkrecht aufeinander und liegen jeweils im Abstand a/2 zu den konischen
Flächen, die durch die Mittelpunkte 10 bzw. 11 hindurch gehen, und ihren Scheitelpunkt bei 14 bzw. bei
15 haben. Das sind die Schnittpunkte der Mittelsenkrechten von den entsprechenden Seiten der quadratischen
Querschnitte der Laufbahn 4 und des Rücklaufkanales 5 (beide Schnittpunkte 14, 15 liegen auf
der Mittelsenkrechten 13). Unter den vier Wandflächen des Umlenkweges werden die inneren Wandflächen mit
6a, 6b gekennzeichnet und die äußeren Wandflächen werden mit 6c, 6d gekennzeichnet. Desweiteren ist
in Figur 1 die Mittelebene 20 gezeigt als eine Mittellinie 12, die die Mittelpunkte 10, 11 miteinander verbindet.
Wie vorher beschrieben^ ist der Durchmesser und die Höhe der Rolle 3 beide Male gleich a, und der Querschnitt
entlang der Achse der Rolle 3 ist ein Quadrat mit Seitenlänge a. Deshalb haben jeweils die Laufbahn
und der Rücklaufkanal 5 ein Quadrat mit einer Seitenlange
geringfügig größer als a als Querschnittsform, so daß ein Rollen der Rolle 3 dadurch erlaubt wird.
Jedoch wird ein Rollen der Rolle 3 unmöglich bei dem Versuch, die Rolle 3 in einem Umlenkweg rollen zu
lassen, dessen Querschnittsform von der gleichen Größenordnung ist wie die der Laufbahn 4 und des Rücklaufkanales
5. Weitere Details, die diesen Punkt betreffen, werden einsichtig aus den noch auszuführenden
Beschreibungen.
Um die Bewegung der Rollen während einer Richtungsänderung zu ermöglichen, war bis zum jetzigen Stand
der Technik die Querschnittsform des Umlenkweges 6
!5 von quadratischer Form mit einer Seitenlänge a + X,
welches beträchtlich größer als die Seitenlänge des quadratischen Querschnittes der Laufbahn 4 und des
Rücklaufkanales 5 ist. Der Abstand zwischen den Wandflächen
6a und 6d sowie der Abstand zwischen den Wandflächen 6b und 6c war nämlich a + X.
Der gerade eben beschriebene Umlenkweg mit einem vergrößerten quadratischen Querschnitt führte zu einem
zu großen Spiel der Rollen, die in diesem Umlenkweg sich bewegten. Ein zu großes Spiel war der Hauptgrund
der sogenannten "stick-slipN-Bewegung und vergrößerte den Reibungswiderstand innerhalb des Umlenkweges. In
anderen Worten: Dies war einer der Gründe, die den Reibungswiderstand des Rollenlagers für eine endlose
Linearbewegung insgesamt vergrößerten.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Umlenkweges eines Rollenlagers für eine endlose
Linearbewegung mit einem geringeren Gleitwiderstand
gg und mit einer weichen Richtungsänderung der darin sich
bewegenden Rollen.
ι Aufgrund der Ergebnisse von verschiedenen Experimenten
und Nachforschungen war der Erfinder der vorliegenden Anmeldung in der Lage, den Grund für die sogenannte
stick-slip-Bewegung der sich in dem Umlenkweg bewegenden
Rollen zu analysieren und er gelangte zu einer dieser Bewegung vorbeugenden Bemessung.
Die Konstruktion der vorliegenden Erfindung ist so, wie in den Ansprüchen beschrieben. Dort wird ein Umlenkweg
geschaffen für die Rollen eines Rollenlagers für eine endlose Linearbewegung, das mittels endlos
zirkulierender, zylindrischer Rollen eine endlose Linearbewegung eines auf einer Laufschiene befestigten
Gehäuses erlaubt. Der Umlenkweg gestattet den Rollen in einer Laufbahn eine Rollbewegung bis zu einem
Rücklaufkanal, der in einer Nicht-Belastungszone
liegt, und bewirkt eine Richtungsänderung. Die Umlenkwege sind jeweils an den vorderen und an den
hinteren Enden des Gehäuses des Rollenlagers vorgesehen. Die äußere Wandfläche dieses Umlenkweges ist
ausgebildet als eine gekrümmte Oberfläche eines sphärischen Bandes, das sich nach außen konvex mit
einem festen Krümmungsmaß erstrecktο Betrachtet man
die Rollen, die innerhalb des Umlenkv/eges rollen, so
kann demzufolge jede RoIIe9 deren Achse um 90° verdreht
ist zu einer anderen Rolle, ein minimales Spiel mit den Wandflächen besitzen«, Dies garantiert
eine weiche Umlenkbewegung,und der Reibungswiderstand
zwischen den Rollen und dem Umlenkweg wird klein werden, so daß alsdann der Reibungswiderstand des Rollenlagers
für eine endlose Linearbewegung insgesamt reduziert ist. Demzufolge wird bei einem geringeren
Spiel der geometrische Ort der Rollen innerhalb des Umlenkweges genauer definiert sein. Daher wird es
möglich, die Anzahl der Rollen, die innerhalb eines endlosen Umlaufweges untergebracht werden müssen, genau
festzulegen. Wenn der Anteil des Spieles in der Reihe der Rollen zu einem Minimum gemacht werden kann, wird
es deswegen möglich, einen überdurchschnittlichen Effekt zu erzielen, wie etwa eine wesentliche Steigerung
der Tragkraft des Rollenlagers für eine endlose Linearbewegung.
Diese und andere Eigenschaften und Vorteile dieser Erfindung werden augenscheinlich aus den folgenden,
detaillierten Beschreibungen, die am Beispiel von vorgezogenen Ausführungsarten im Hinblick auf die
beigefügten Zeichnungen gegeben werden.
Fig. 1 ist ein teilweiser Querriß einer ersten
Ausführungsart der vorliegenden Erfindung, gezeigt durch einen Schnitt
senkrecht zur Bewegungsrichtung eines Gehäuses;
Fig. 2 ist eine Draufsicht von Figur 3, wobei
die rechte Hälfte in einem Schnitt entlang der Linie II - II von Figur 3
gezeigt ist;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht von Figur 2,
wobei die rechte Hälfte in einem Schnitt entlang der Linie III - III von Figur
gezeigt ist;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer oberen
Seitenplatte einer Ausführungsart;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht von Seitenplatten;
Fig. 6 ist ein Grundriß entlang der
Mittellinie einer Laufbahn in einem Gehäuse;
Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer oberen Seitenplatte gesehen von einer
äußeren Seite aus;
Fig. 8 ist eine Seitenansicht der Seitenplatten ι
Fig. 9 ist eine Seitenansicht einer unteren
Seitenplatte von oben gesehen; 15
Fig. 10 ist eine Seitenansicht einer oberen Seitenplatte von einer inneren Seite
aus gesehen;
Fig. 11 ist eine Seitenansicht von Seitenplatten;
Fig. 12 ist eine Seitenansicht einer unteren Seitenplatte von oben gesehen;
Fig. 13 ist eine Seitenansicht eines Käfigs;
Fig. 14 ist ein Querriß entlang der Linie XIV- XIV von Figur 13l
Fig. 15 ist ein Querriß entlang der Linie
XV - XV von Figur 13;
Fig. 16 ist ein teilweiser Querriß einer Ausführungsart, wobei θ aus Fig. 1
den Wert 22,5° annimmt;
Fig. 17 ist ein vergrößerter Querriß eines Teiles, wo der Umlenkweg von obengenannter
Figur 16 mit einem Rücklaufkanal in Verbindung kommt;
Fig. 18 ist ein teilweiser Querriß, der eine zweite Ausführungsart zeigt;
Fig. 19 ist eine vergrößerte Querschnitts-10
ansicht des obigen Umlenkweges;
Fig. 20 ist ein teilweiser Querriß, dereine
dritte Ausführungsart zeigt;
15
Fig. 21 ist ein vergrößerter Querriß des
obigen Umlenkweges;
Fig. 22 zeigt eine Projektion der Rollen,
die in dem in Figur 18 gezeigten
Umlenkweg rollen;
Fig. 23 zeigt die Rollen, die in dem obigen Umlenkweg rollen, gesehen aus einer
Richtung senkrecht zur Drehebene der Rollen in diesem Umlenkweg;
Fig. 24 ist eine vergrößerte Teilansicht davon j
30
Fig. 25 ist eine anschauliche Zeichnung, die
ein Ausmaß des Spieles in der Reihe von Rollen in einem endlosen UmIaufweg
darstellt und
Fig. 26 ist eine anschauliche Zeichnung der Wandflächen eines Umlenkweges.
Im folgenden wird das Prinzip der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Vie in Figur 22 dargestellt, wird angenommen, daß eine Rolle 3, die innerhalb eines Umlenkweges 6 rollt, ihre
Endflächen in gleitendem Kontakt hat mit einer inneren Wandfläche 6b bzw. einer äußeren Wandfläche 6c, dargestellt
durch 3a, 3b, 3c ...... wenn sie auf einer
äußeren Wandfläche 6d bzw« auf einer inneren Wandfläche 6a abrollt. In diesem Fall ist der Abstand zwischen den
Wandflächen 6a und 6d ungefähr a. Wie in Figur 23 dargestellt, muß jedoch der Abstand zwischen den Wandflächen
6b und 6c mindestens um einen Anteil (f größer sein wegen der Richtungsänderung der Rolle.
Betrachtet man gleichermaßen eine benachbarte Rolle zu dieser in Figur 22 und 23 dargestellten Rolle mit
einer um 90 gedrehten Achse, so sind deren Endflächen in gleitendem Kontakt mit den Wandflächen 6a bzw. 6d,
wenn diese auf der Wandfläche 6b bzw. 6c abrollt.
Gleichermaßen erkennt man, wie in der eben beschriebenen Darstellung, daß der Abstand zwischen den Wandflächen
6b und 6c ungefähr gleich dem Durchmesser der Rolle sein kann. Jedoch kann man ein weiches Abrollen der
Rollen nicht erhalten, wenn der Abstand zwischen den Wandflächen 6a und 6d nicht mindestens um cf größer
ist als der Durchmesser a der Rollen«
Dem Stand der Technik entsprechend ist der Umlenkweg 6, der ein innerhalb einer Seitenplatte 9 ausgebildeter
yeg für die Rolle 3 ist, ausgebildet durch vier konische
Flächen, die einen quadratischen Querschnitt bilden und eine Seitenlänge der Dimension a + X haben.
In anderen Worten: Die Dimension a + X wurde größer gemacht als a + <f . Die Dimension a ist die Seiten-
"- """ : 34008A9
11
länge eines quadratischen Querschnittes entlang der Achse der Rolle 3. Bis zum jetzigen Stand der
Technik nämlich wurde die Dimensionierung in einer solchen Weise ausgeführt, daß X nur größer ist als cf
Das oben beschriebene </ kann man wie folgt erhalten:
Wie in Figur 24 gezeigt, ist die Wandfläche 6b eine zylindrische Flache im Abstand r von einem Drehmittelpunkt
15. Wenn der Zwischenraum X = ei ist, ist die
Wandfläche eine zylindrische Fläche mit einem Abstand R = r + a von dem Drehmittelpunkt 15. Es wird angenommen,
daß die Wandfläche 6c eine zylindrische Fläche ist mit einem Abstand RQ = R + cf von dem Drehmittelpunkt
15. Aus der Zeichnung wird klar, daß gilt:
H0Z . R2 ♦ (_!_) 2
Es ist nämlich:
20
20
.P-R
Dementsprechend war in Umlenkwegen bis zum jetzigen Stand der Technik der Abstand zwischen der inneren
Wandfläche 6b und der äußeren Wandfläche 6c an allen Stellen gleichermaßen größer als a + <f .
Ähnlich ist bis zum jetzigen Stand der Technik der Abstand zwischen der inneren Wandfläche 6a und der
äußeren Wandfläche 6d an allen Stellen gleichermaßen größer gemacht worden als a + cf . Wie eben beschrieben,
wird eine Rolle, deren Höhe und Durchmesser beide gleich a sind, nicht weich auf der Wandfläche 6b oder
auf der Wandfläche 6c abrollen, es sei denn, daß der
Abstand in Richtung der Rollenachse, nämlich der Abstand zwischen den Wandflächen, mit denen die Endflächen
der Rollen in gleitendem Kontakt stehen, zum Beispiel, der Abstand zwischen der Wandfläche 6a und
der Wandfläche 6d,zumindest gleich a+cfgemacht wird.
Daher gibt es dann ein Spiel zwischen den Wandflächen 6b oder 6c und der zylindrischen Seitenfläche der Rolle
von der Größenordnung dC .
Gleichermaßen wird die Rolle in dem Fall, wenn eine Rolle ihre Achse um 90° verdreht zur oben beschriebenen
Rolle hat, nämlich in dem Fall, wo die Wandflächen 6b, 6c mit den Endflächen der Rolle in
gleitendem Kontakt stehen, nicht auf der Wandfläche 6a oder auf der Wandfläche 6d abrollen, es sei denn,
daß der Abstand zwischen diesen Wandflächen 6b und 6c gleich a + cf ist.
Daher gibt es ein Spiel von der Größenordnung sehen den Wandflächen 6a oder 6d und der zylindrischen
Seitenfläche der Rolle. Das Spiel wird weiter vergrößert in dem Fall des Umlenkweges 6 zum bisherigen
Stand der Technik, wo X größer ist als (Γ , wie eben
beschrieben.
Als Ergebnis der Anhäufung dieser Zwischenräume wird, wie in Figur 25 gezeigt, das Spiel c der Gesamtheit
aller Rollen in einer Reihe groß. Es ist gezeigt worden, daß dies ein wichtiger Grund für die stick-slip-Bewegung
innerhalb eines endlosen Umlaufweges ist und insbesondere für die stick-slip-Bewegung innerhalb
des Umlenkweges, was den Widerstand der Rollen in dem endlosen Umlaufweg erhöht und was den Rollwiderstand
des Rollenlagers für endlose Linearbewegung insgesamt erhöht.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, einen Umlenkweg zu schaffen, in dem die Verursachung eines Rollwiderstandes,
wie eben beschrieben, unwahrscheinlich ist. Die Konstruktion der vorliegenden Erfindung soll
nun beschrieben werden.
Eine erste Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist in Figur 1 bis Figur 14 dargestellt. Figur 1 zeigt
das Grundprinzip dieser Ausführungsart. Dort ist ein Umlenkweg 6 geschaffen, durch den eine Rolle 3 (dessen
Mittelpunkt mit 10 gekennzeichnet ist),ausgehend von
einer Laufbahn 4 bis zu einem Rücklaufkanal 5 rollt (dessen Mittelpunkt mit 11 gekennzeichnet ist), welche
unter einem Winkel θ mit einer Horizontallinie H-H angeordnet ist. Die Laufbahn 4 und der Rücklaufkanal
5 sind symmetrisch zueinander bezüglich einer Mittelsenkrechten 13 an einem Mittelpunkt 0 einer Strecke,
die diese Mittelpunkte 10 und 11 miteinander verbindet. Die Querschnittsform der Laufbahn und des Rücklaufkanals
ist im wesentlichen quadratisch mit einer Seitenlänge ungefähr a, was gleich dem Durchmesser und
der Höhe der Rolle 3 ist. Die Mittelsenkrechten von jeder Seite der quadratischen Querschnitte der Laufbahn
bzw. des Rücklaufkanales gehen durch die Mittelpunkte 10 bzw. 11 und schneiden sich mit Jener Mittelsenkrechten
13 bei Schnittpunkten 14 bzw. 15. Der Umlenkweg 6 ist kreisbogenförmig ausgebildet und wird
erreicht durch Drehen des quadratischen Querschnittes der Laufbahn 4 oder des Rücklaufkanales 5 um 180° um
jene Mittelsenkrechte 13. Eine Rolle 3M, dargestellt durch eine Projektion in eine Richtung, die den Mittelpunkt
11 und den Schnittpunkt 15 miteinander verbindet, und eine Rolle 3 R ,dargestellt durch eine Projektion
in eine Richtung, die den Mittelpunkt 11 und den Schnittpunkt 14 miteinander verbindet, und deren Achse
um 90° verdreht ist, sind alternierend angeordnet und
14
rollen jeweils auf diesem Umlenkweg 6.
rollen jeweils auf diesem Umlenkweg 6.
Wie eben beschrieben, sind unter den vier Wandflächen
6a, 6b, 6c und 6d des Umlenkweges die innere Wandfläche 6b und die äußere Wandfläche 6c im wesentlichen
durch konische1 Flächen ausgebildet, .die jeweils um
a/2 nach innen oder nach außen von einer konischen Fläche mit Scheitelpunkt am Schnittpunkt 14 versetzt
sind, und durch die Mittelpunkte 10, 11 hindurch gehen. Ähnlich sind die innere Wandfläche 6a und die
äußere Wandfläche 6d im wesentlichen durch konische Flächen ausgebildet, die jeweils um a/2 nach innen oder
nach außen von einer konischen Fläche mit Scheitelpunkt an dem Schnittpunkt 15 versetzt sind, und die
durch die Mittelpunkte 10, 11 hindurchgehen.
Wenn die Rolle 3 in diesem Umlenkweg 6 rollt, während eine ihrer Endflächen, gegenüberliegend zur Mittelsenkrechten
13, in gleitendem Kontakt mit der inneren Wandfläche 6a oder 6b des Umlenkweges 6 ist, wird,
wie in Figur 24 dargestellt und wie vorher beschrieben, der geometrische Ort der anderen Endfläche der Rolle
nach außen über diese äußeren Wandflächen 6c oder 6d hinausragen. In dem Falle, wenn die innere Endfläche
der Rolle 3 in gleitendem Kontakt mit den Wandflächen 6a oder 6b steht, kann der geometrische Ort der äußeren
Endfläche der zylindrischen Rolle einfach erhalten werden als eine Drehfläche, die derjenige geometrische
Ort ist, den man erhält, wenn jeder Punkt der äußeren Endfläche der Rolle um die Mittelsenkrechte 13 gedreht
wird. Die bandförmigen äußeren Wandflächen, die durch diese Drehfläche ausgebildet werden, haben die
gleichen Positionen mit den Wandflächen 6c oder 6b an ihren beiden Ecken, und schneiden die benachbarten
Wandflächen 6a, 6d oder 6b, 6c. Die bandförmige äußere Wandfläche ist eine Drehfläche, die dem Hauptteil am
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nächsten nach außen hinausragt. Die wirkliche Rollbewegung der Rolle wird jedoch aus den folgenden
Erläuterungen ersichtlich.
Soweit die Rolle zylindrisch ist und auf einer konischen
Wandfläche des Umlenkweges rollt, hat die Rolle zum ersten das Bestreben, mit der erzeugenden Linie
der konischen Fläche, die die Drehachse ist, zu rollen, und zum zweiten wird die Rolle durch die Wandflächen
festgehalten, mit denen beide Endflächen der Rolle in Kontakt stehen. Also rollt die Rolle so, daß ihre
Achse gerichtet ist auf die neue erzeugende Linie der konischen Fläche. Die Rolle ist nämlich so eingestellt,
daß ihre Achse parallel zur erzeugenden Linie der konischen Fläche ist. Also rollt die Rolle in dem
Umlenkweg mit dieser kontinuierlichen, zusammengesetzten Bewegung.
Wie in Figur 1 dargestellt, hat dementsprechend der eben beschriebene geometrische Ort eine Form ungefähr
ähnlich zu einer Wandfläche 6d', geformt durch ein sphärisches Band mit einem Krümmungsmittelpunkt an
dem Schnittpunkt 14 und einem Radius R1 bis zu beiden Ecken der Wandfläche 6d, und zu einer Wandfläche 6c1,
geformt durch ein sphärisches Band mit einem Krümmungsmittelpunkt bei dem Schnittpunkt 15 und einem Radius R2
bis zu beiden Ecken der Wandfläche 6c.
Der Unterschied zwischen der eben beschriebenen sphärischen Bandform und dem exakten geometrischen Ort
wird faktisch innerhalb einer Herstellungstoleranz liegen, jedoch wird es in der Praxis praktisch kein
Problem geben.
Soweit die Wandflächenform dieser Wandflächen 6c1 und
6d' eine einfache sphärische Oberfläche ist, wie in
dem Fall, daß der Umlenkweg durch eine Ausdrehoperation gebildet wird, und durch Aufteilen des Umlenkweges 6
in zwei Teile an einer Seitenplatte 9 in eine obere Seitenplatte 9a und eine untere Seitenplatte 9b, wie
in Figur 4 bis Figur 12 dargestellt, gibt es also die Vorteile einer leichten Herstellbarkeit und geringer
Herstellungskosten.
Wie in Figur 4 bis Figur 12 dargestellt, ist in einer Ausführungsart eine Seitenplatte 9 aufgeteilt in eine
obere Seitenplatte 9a und eine untere Seitenplatte 9b durch eine Teilungsebene 21, die parallel zur Mittelebene
20, gezeigt in Figur 1, liegt, wobei die Teilungsebene 21 diejenige Ebene ist, die durch den
Schnittpunkt der äußeren Wandflächen 6c und 6d der Wandflächen des Umlenkweges hindurchgeht.
Desweiteren ist die obere Seitenplatte 9a versehen mit einer positionierenden, konkaven Fläche 22 an seinem
Hauptteil, und die untere Seitenplatte 9b ist versehen mit einer positionierenden, konvexen Fläche
23 an dem Hauptteil, das an diese konkave Fläche 22 angrenzt. Durch Aufteilung der Seitenplatte 9 in zwei
Teile, nämlich in eine obere Seitenplatte 9a und in eine untere Seitenplatte 9b, kann jede der Wandflächen
6a, 6b, 6c und 6d sehr einfach und mit hoher Genauigkeit hergestellt werden.
Desweiteren ist, wie in Figur 2 und Figur 6 gezeigt, ein Käfig 24 vorgesehen, der ein Herausfallen der
Rollen aus der Laufbahn verhindert in dem Fall, daß das Gehäuse 2 aus der Laufschiene herausgehoben wird,
und ist auf diesem Gehäuse an seinen beiden Enden durch Schrauben befestigt. Die genaue Form des Käfigs
24 ist in den Figuren 13 bis 15 dargestellt.
Obwohl in der eben beschriebenen Ausführungsart die
dargestellte Seitenplatte in zwei Teile aufgeteilt
ist, kann die Seitenplatte natürlich auch in einem Stück hergestellt werden, wie etwa durch Spritzgußverfahren
etc. Also ist es möglich, das Seitenplattenteil
in einem Stück mit dem Gehäuse herzustellen.
Im folgenden wird die Funktion und der Effekt der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der Umlenkweg 6 gehört zu einer Nicht-Belastungszone eines endlosen Umlaufweges für die Rollen ebenso wie
der Rücklaufkanal 5. Daher ist eine Umlenkung der Rollen möglich, ohne daß eine besonders große Kraft dazu
aufgebracht werden muß.
Wie eben beschrieben, ist die Umlenkung der Rolle 3 in dem Umlenkweg ausgeführt durch ein Rollen
der zylindrischen Seitenfläche der Rolle auf der Wandfläche des Umlenkweges, und durch eine Drillbewegung,
die die Rollenachse in Richtung der Schnittpunkte 14 oder 15 ausrichtet, aufgrund des Kontaktes
der Endflächen der Rolle mit der Wandfläche, die senkrecht zur vorher beschriebenen Wandfläche angeordnet
ist.
Wie in Figur 1 dargestellt, rollt die Rolle 3, die Jeweils die eine im Zustand 3M und die andere im
Zustand 3N umfaßt, ab durch gänzliche Berührung mit den inneren Flächen 6a, 6b und durch Berührung der
Wandflächen 6c1, 6df an ihrem Eckteil. In diesem
Falle ist die Rolle in einer Nicht-Belastungszone, und die Umlenkung kann durchgeführt werden nur durch Berührung
mit dem Eckteil der Rolle, und dementsprechend wird es kaum irgendein unnötiges Spiel zwischen der
Rolle und dem Umlenkweg geben. Dementsprechend wird
kein Spiel auftreten im Kontrast zu dem Fall eines
Umlenkweges zum bisherigen Stand der Technik, und das Auftreten der stick-slip-Bewegung ist auf diese Weise
deutlich reduziert worden, und der Gleitwiderstand des Rollenlagers für eine endlose Linearbewegung ist
insgesamt reduziert worden.
Soweit der Rücklaufkanal und der Umlenkweg beide in einer Nicht-Belastungszone liegen, ist es nicht nötig,
daß die Oberfläche der Rolle damit gänzlich in Berührung steht. Wie in Figur 17 dargestellt, kann
nämlich der Herstellungsprozeß weiter vereinfacht werden, erstens durch Ausdrehen einer Bohrung 25 mit
einem Durchmesser kleiner als die Diagonale des quadratischen Querschnittes in einem ersten Arbeitsgang,
und zweitens durch Herstellung eines nahezu quadratischen Querschnittes, der die Wandflächen des
Rücklaufkanals oder des Umlenkweges bildet.
In Figur 16 ist die eben beschriebene Ausführungsart dargestellt, wobei θ = 22,5 ist, und wobei eine örtliche
Beziehung zwischen dem Rücklaufkanal 5a, dem Umlenkweg 6, der Mittelsenkrechten 13 und den Schnittpunkten
14a, 15a gezeigt ist. In diesem Falle ist der Rücklaufkanal in einer Position, in der er durch
eine horizontale Ebene und durch eine vertikale Ebene geformt werden kann. Der Schnittpunkt 14 a ist in
einer senkrechten Richtung zum Mittelpunkt 11 des Rücklaufkanales 5a, und der Schnittpunkt 15a ist in
einer waagerechten Richtung zum Mittelpunkt 11 angeordnet. In diesem Falle wird erreicht, daß der Rücklaufkanal
5a sehr einfach hergestellt werden kann.
Figur 18 zeigt eine zweite Ausführungsart der Erfindung. In dieser Ausführungsart bilden eine rechtwinklige,
V-förmige Aussparung 28 auf einer Laufschiene
27 und eine rechtwinklige, V-förmige Aussparung auf einem Gehäuse 29 eine Laufbahn 26, und die Seitenwände
dieser V-förmigen Aussparungen sind alle entweder horizontal oder vertikal ausgerichtet. Wenn ein
Rücklaufkanal 31 horizontal zu einer Laufbahn 26 angeordnet ist, wird ein Umlenkweg 32 ebenso in einer
horizontalen Ausrichtung vorgesehen. Wie in Figur 19 dargestellt, ist es nur nötig, daß die Wandflächen
des Umlenkweges nur eine äußere Wandfläche 33 haben, die als sphärische Bandfläche hergestellt ist. Der
Krümmungsmittelpunkt der sphärischen Bandfläche ist der Mittelpunkt 36 zwischen einem Mittelpunkt 34 der
Laufbahn und einem Mittelpunkt 35 des Rücklaufkanales
31. In diesem Fall wird nicht nur die Herstellung des Rücklaufkanales sehr einfach, sondern auch die
Herstellung des Umlenkweges.
Eine dritte Ausführungsart der Erfindung ist in Figur 20 dargestellt. In diesem Fall ist der Rücklaufkanal
5 aus der ersten Ausführungsart an einer Position angeordnet, in der der Mittelpunkt des Rücklaufkanales
auf einer horizontalen Diagonale der Laufbahn 4 liegt. In diesem Falle sind die äußeren Wandflächen 6c', 6d'
des Umlenkweges 6 ausgebildet durch sphärische Bänder mit dem gleichen Radius,R1 = R2, und auf diese Weise
wird die Herstellung des Umlenkweges einfach.
Claims (2)
1. Ein Umlenkweg eines Rollenlagers für eine endlose Linearbewegung mit einem auf einer linearen Schiene
befestigtem Gehäuse, das eine endlose Linearbewegung ausführt mittels einer Mehrzahl von Rollen,
die endlos zirkulieren, dadurch g e Kennzeichnet, daß dieser Umlenkweg (6)
in dem Gehäuse (2) geschaffen ist und einen kreisbogenförmigen Verlauf hat und beide Enden Jeweils
einer Laufbahn (4) und eines Rücklaufkanals (5)
miteinander verbindet, um eine weiche Umlenkbewegung der Rollen (3) zu erlauben, und einen Querschnitt
von nahezu quadratischem Umriß hat, und daß unter den vier Wandflächen (6a, 6b, 6c, 6d) dieses Umlenkweges
(6) die äußere Wandfläche (6c, 6d) die Form einer nach außen konvex gekrümmten Fläche hat.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wandfläche
(6c, 6d) die Form eines sphärischen Bandes hat, dessen Krümmungsmittelpunkt auf der Drehachse
des kreisbogenförmigen Umlenkweges (6) liegt.
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