DE3417588C2 - Gekrümmte Lagereinheit - Google Patents
Gekrümmte LagereinheitInfo
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Abstract
Eine gekrümmte Lagereinheit zur gleichförmigen Führung einer Drehbewegung oder einer auf einer gekrümmten Bahn erfolgenden Bewegung von Maschinenteilen schließt einen Lagerblock mit einer gekrümmten Seitenfläche ein, deren Krümmungsradius im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius einer kreisringförmigen Laufbahnauflage ist, um die sich die Lagereinheit dreht. Der Lagerblock weist zwei Lastkugelnuten, die in der gekrümmten Fläche ausgebildet sind und sich entlang der Länge des Lagerblockes erstrecken, und zwei Bohrungen für lastfreie Kugeln auf, die in dem massiven Teil des Lagerblockes ausgebildet sind und einen geeigneten Abstand von den Lastkugelnuten aufweisen. An den Längsenden des Lagerblockes sind Endplatten befestigt, die Kugelführungen zur Führung von Kugeln aufweisen, die zwischen den Lastkugelnuten und den entsprechenden Bohrungen für lastfreie Kugeln umlaufen. Ein Halteteil zum Festhalten von Kugeln, die entlang der Lastkugelnuten laufen, ist an dem Lagerblock befestigt. Zwei Lastkugelnuten sind in der Außenumfangsfläche der kreisringförmigen Laufbahnauflage derart ausgebildet, daß sie den Lastkugelnuten in der gekrümmten Fläche des Lagerblockes gegenüberliegen. Eine Anzahl von Kugeln ist derart angeordnet, daß sie entlang endloser Kugelkanäle umlaufen, die durch die Lastkugelnuten, die Kugelführungen und die Bohrungen für lastfreie Kugeln gebildet sind.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine gekrümmte Lagereinheit der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten
Art.
Es sind verschiedene Arten von Drehlagern bekannt, die zur Erzielung einer gleichförmigen Führung eines
drehenden Maschinenteils, beispielsweise eines Drehtisches,
sowie für Maschinenteile verwendet werden, die Arme aufweisen, die eine Schwenkbewegung über einen
begrenzten Winkelbereich ausführen, wie beispielsweise Drehkräne, Schweißroboter, Manipulatoren, medizinische
Instrumente und dergleichen. Eine dieser bekannten Lagereinrichtungen wird als Kreuzrollenlager
bezeichnet und weist V-förmige Nuten auf, die in einem Abstand von 90° in einem geteilten Lagerinnen- oder
-außenring angeordnet sind, sowie eine Vielzahl von Wälzelementen, die in diesen Nuten abwechselnd in
kreuzender Weise angeordnet sind und durch einen Abstandshalter festgehalten werden, der benachbarte
Wälzelemente oder Rollen voneinander trennt, um einen Schräglauf der Rollen und eine Reibung zwischen
diesen Rollen zu verhindern. Weil hierbei jedoch die Wälzelemente unter einer konstanten Teilung um die
innere Laufbahn herum angeordnet sind, weist der Lagertyp lediglich eine geringe Festigkeit gegenüber Lastkonzentrationen
auf, obwohl dieser Lagertyp ein hohes Lasttragvermögen aufweist, wenn die Last gleichförmig
über den gesamten Umfang der inneren Laufbahn verteilt ist Weil weiterhin die äußere Laufbahn die innere
Laufbahn mit dazwischenliegenden Wälzelementen vollständig umgibt, ist es sehr schwierig, das Spiel oder
den Spalt zwischen de*!.Laufbahnen einzustellen, um auf
diese Weise das Lager vorzuspannen.
Es ist weiterhin eine gekrümmte Lagereinheit der eingangs genannten Art (US-PS 2858 177) zur Lagerung
von drehbaren Trommeln mit horizontaler Achse bekannt Hierbei werden die umlaufenden Wälzkörper
durch Rollen gebildet, die Achsen aufweisen, deren Enden in einer Verbindungskette geführt sind, so daß die
einzelnen Rollen mit vorgegebenen Abständen zwisehen einer Anzahl von Lagerblöcken und einer kreisringförmigen
Laufoahnaufiage am Umfang der drehbaren
Trommeln abrollen. Diese bekannte Lagereinheit kann jedoch keine Kräfte in Axiairichtung der rotierenden
Trommeln aufnehmen, so daß IQr diesen Zweck getrennte Lagereinheiten erforderlich sind. Da die
Trommel lediglich auf den an ihrem unteren Umfangsbereich angeordneten Lagerblöcken bzw. den darauf
abrollenden Rollen aufruht, ist es nicht erforderlich, die Lagerblöcke mit sehr hoher Genauigkeit herzustellen
und anzuordnen.
Es ist weiterhin eine gekrümmte Lagereinheit bekannt (DE-AS 22 54 638), bei der eine Vielzahl von
Wälzkörpern in Fona von Rollen in jeweiligen Halterungen
gelagert ist, die über elastische Kissen abgestützt sind und Vorspanneinrichtungen zur Einstellung
des Anpreßdruckes aufweisen, der durch die elastischen Kissen ausgeübt wird. Hierdurch kann eine gleichmäßige
Lastverteilung von der Laufbahnauflage auf die Lagerblöcke erzielt werden. Auch diese bekannte Lagereinheit
vermag es nicht, axiale Kräfte aufzunehmen, so daß für diesen Zweck zusätzliche Einrichtungen vorgesehen
werden müssen.
Eine weitere gekrümmte Lagereinheit (DE-PS 26 18 535) verwendet als Wälzkörper Kugeln, die auf
einer umlaufenden Bahn in einer Nut abrollen, wobei die Lastkugelnuten jedoch geradlinig ausgebildet sind
und dazu bestimmt sind, Kugeln zwischen dem Lagerblock und einer ebenen Laufbahnauflage zu führen. Der
Lagerblock kann hierbei in beliebigen Richtungen auf der Laufbahnauflage abrollen. Ein derartiges Lager
kann damit nur Abstützkräfte aufnehmen.
Schließlich sind Linearlager bekannt (DE-OS 29 45 594), bei denen einzelne Lagerblöcke auf einer
3 4
Führungsschiene abrollen, wobei die Führungsschiene F i g. 12 eine Draufsicht auf einen Kugelhalteteil,
auf ihren beiden Seitenflächen V-förmige, nach außen F i g. 13 eine Vorderansicht eines Kugelhalteteils,
^ hin konvergierende Flächen aufweist, in denen Lastku- Fig. 14 eine Schnittansicht entlang der Linie XIV-
gelnuten ausgebildet sind, die mit entsprechenden Last- XTV nach F i g. 2,
kugelnuten in einer Ausnehmung des Lagerblockes zu- 5 F i g. 15 eine Schnittansicht entlang der Linie XV-XV
sammenwirken. Derartige Linearlager können die La- nach Fig. 2,
gerblocke in Linearrichtung führen, wobei auf die La- Fig. 16 eine der Fig. 15 ähnliche Schnittansicht, die
gerblöcke bzw. die Führungsschiene Kräfte in vier zu- eine abgeänderte Ausführungsform der Vorspannein-
einander senkrechten Richtungen ausgeübt werden richtungen zeigt,
können, ohne daß dies die Führung beeinträchtigt Ein io Fig. 17 und 18 Draufsichten auf verschiedene Ausderartiges
Linearlager ist jedoch nicht zur Führung von führungsfomien von Drehtischen unter Verwendung eikreisförmigen
Laufbahnauflagen geeignet ner Ausführungsform der gekrümmten Lagereinheit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ge- F i g. 1 zeigt einen Drehtisch, der eine Anzahl von
krümmte Lagereinheit der eingangs genannten Art zu gekrümmten Lagereinheiten Ax bis A3 aufweist Jede Lascbaffen,
die eine gleichförmige Drehbewegung oder 15 gereinheit 1 weist gemäß F i g. 2 bis 4 und 6 einen Lager-Bewegung
auf einer gekrümmten Bahn mit geringem block 11, vordere und hintere Endplatten 12 und 13 und
Reibungswiderstand selbst dann ermöglicht, wenn ein ein Kugelhalteteil 14 auf. Der Lagerblock 11 weist eine
Kraftmoment übertragen werden muß, d. h. wenn Kräf- gekrümmte Oberfläche 16 mit einem Krümmungsradius
t te senkrecht zur Umfangsrichtung oder schräg hierzu auf, der im wesentlichen gleich dem Radius R einer
(j auftreten. 20 kreisringförmigen Laufbahnauflage 15 ist Parallele Nup
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden ten 17 und 18 bilden Kanäle für !asttragenwe Kugeln und
ψ Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge- sind in den oberen und unteren Endteilen der gekrümm-I;
löst ten Oberfläche 16 entlang der Länge des Lagerblockes Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen 11 ausgebildet Diese Nuten werden im folgenden als
t der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. 25 Lastkugelnuten bezeichnet Wie dies aus F i g. 6 klarer
Eine bevorzugte Anwendung der gekrümmten La- zu erkennen ist, weisen die Lastkugelnuten 17 und 18
j gereinheiten besteht in der Drehlagerung eines Drehti- einen bogenförmigen Querschnitt auf und sind derart
; sches, wobei die gegenseitigen Umfangsabstände der angeordnet, daß die durch den Krümmungsmittelpunkt
/ Anzahl von Lagereinheiten unterschiedlich sind. jeder Nut und den Mittelpunkt des Bogens der Nut
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der ge- 30 hindurchlaufende Linie die horizontale neutrale Linie
krümmten Lagereinheit kann diese Kräfte in Axialrich- des Lagerblockes 11 unter einem Winkel von 45°
„ tung der kreisringförmigen Laufbahnauflage sowie schneidet Beispielsweise ist der Krümmungsradius der
! Kraftmomente aufnehmen, ohne daß zusätzliche Lager- bogenförmigen Querschnittsform jeder Lastkugelnut so
' einheiten erforderlich sind. Die erfindungsgemäßen La- ausgewählt, daß er ungefähr 52 bis 53% des Radius der
gereinheiten ermöglichen es dann, eine gleichförmige 35 Kugeln entspricht, die entlang dieser Nuten laufen sol-
und starre Führung einer Drehbewegung bei geringem !en, so daß jede Kugel mit der Oberfläche der zugehöri-Raumbedarf
zu erzielen, wobei es weiterhin möglich ist, gen Lastkugelnut an zwei Punkten in Berührung steht.
f das Spiel zwischen den gekrümmten Lagereinheiten Der Lagerblock 11 weist weiterhin parallele Bohrungen
und der Laufbahnauflage so einzustellen, daß sich eine 19 und 20 auf, die sich über seine Länge erstrecken und
1S optimale Vorbetastung der Lagereinheiten ergibt 40 in Vertikalrichtung gemäß F i g. 6 einen Abstand von-Weil
die beiden Reihen von Kugeln auf den Lager- einander aufweisen. Diese Bohrungen 19 und 20 weisen
< blöcken die Kugelabrolloberflächen der Laufbahnaufla- einen Durchmesser auf, der etwas größer ist als der der
» I ge unter einem Berührungswinke! von vorzugsweise Kugeln, und sie bilden Kanäle für lastfreie Kugeln. Die-
' 45° berühren, kann ein sehr kompakter und stabiler se Bohrungen werden im folgenden daher als Bohrun-Mechanismus
zur Führung eines Maschinenteils erzielt 45 gen für lastfreie Kugeln bezeichnet Die genannten Endwerden,
das eine Drehbewegung oder eine auf einer platten 12 und 13 sind so ausgebildet, daß sie an entspregekrümmten
Bahn verlaufende Bewegung ausführt chenden Längsendoberflächen 21 und 22 des Lagerblok-Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im fol- kes 11 befestigt werden können. Jede der Endoberflägenden
anhand der Zeichnungen noch näher erläutert chen 21 und 22 weist eine Gewindebohrung 23 auf
, In der Zeichnung zeigt 50 (Fig. 5). Die Endplatte ist an der zugehörigen Endober-Fig.
1 eine Draufsicht auf einen Drehtisch mit Aus- fläche des Lagerblockes 11 mit Hilfe einer Schraube
führungsformen der gekrümmten Lagereinheit, befestigt, die in die Gewindebohrung 23 eingeschraubt
F i g. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil des ist Weitwk-in sind in jeder Endfläche des Lagerblockes
Drehtisches nach Fig 1, 11 Paßbohrungen 26,26 ausgebildet,die Paßstifte 25,25
F i g. 3 eine vergrößerte vertikale Schnittansicht einer 55 aufnehmen, die an efcjör Kugelführung 24 vorgesehen
, Ausführungsform der gekrümmten Lagereinheit, sind, die in jede Endplatte eingefügt ist.
F i g. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht der Lager- Der Lagerblock ί 1 kann an einem beweglichen Teil
einheit nach F i g. 3, wie beispielsweise einem beweglichen Tisch 29, der sich
_ Fig.5 eine teilweise geschnittene Vorderansicht der um die genannte kreisringförmige Laufbahnauflage 15
Ausführungsform der gekrümmten Lagereinheit, 60 drehen kann, mit Hilfe von Schrauben befestigt sein, die
F i g. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in den beweglichen Tisch 29 durch Bohrungen 27, ?,7 in
nachFig.5, dem Lagerblock 11 hindurch eingeschraubt werden.
F i g. 7 eine perspektivische Ansicht einer Endplatte, Wie dies aus F i g. 11 zu erkennen ist, ist die Kugelfüh-
F i g. 8 eine Vorderansicht einer Endplatte, rung 24 ein Bauteil, das eine mondförmig ebene Form
F i g. 9 eine Vorderansicht einer Kugelführung, 65 aufweist Die Kugelführung 24 ist mit zwei Führungsnu-
F i g. 10 eine Seitenplatte der Kugelführung, ten 30 und 31 auf ihrer Umfangsfläche sowie mit einer in
F i g. 11 eine Schnittansicht entlang der Linie XI-Xl der Mitte angeordneten durchgehenden Bohrung 32 zur
nanh ρ i σ α Aufnahme einer Schraube versehen, wie dies aus
5 6
und 31 der Kugelführung 24 entsprechen, auf beiden mit Hilfe der Endplatte 12 festgelegt, und eine vorgege-
12 und 13 ausgebildet Ein Schlitz 36 zur Aufnahme des eingefüllt Danach wird die andere Endplatte 13 mit dem
migen Querschnitt ist in dem Teil der inneren Oberflä- befestigt, wodurch der Zusammenbau vervollständigt
die jeder Endkappe benachbart zu den Lastkugelnuten 10 wird.
17 und 18 ausgebildet Eine Zunge 39 und eine V-förmi- Die auf diese Weise zusammengebauten gekrümmten
ge Halterung 40, die zusammen ein in der Mitte liegen- Lagereinheiten Λι, A2 und A3 werden beispielsweise an
des Unterteilungsstück mit einem im wesentlichen V- der Unterseite des Drehtisches 29 mit einer konstanten
förmigen Querschnitt haltern, sind auf dem gleichen Teil Umfangsteilung befestigt, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist,
der Innenseite jeder Endplatte ausgebildet Die Anord- 15 wobei die Lastkugeln an dem Halteteil 14 mit den Lastnung ist derart, daß die obere ebene Oberfläche der kugelnuten 52 und 53 auf der kreisringförmigen Laufmittleren Unterteilung 35 jeder Kugelführung 24 auf die bahnauflage 15 in Berührung gehalten werden. Entspreuntere Oberfläche 43 des V-förmigen Halteteils 40 paßt chend kann sich der Drehtisch 29 aufgrund der Wirkung
Die Bezugsziffer 41 bezeichnet eine durchgehende Boh- der gekrümmten Lagereinheiten A\ bis Aj gleichförmig
rung, die mit der durchgehenden Bohrung 32 ausgerich- 20 auf der stationären Laufbahnauflage 15 drehen,
(et ist und in jeder der Endplatten 12,13 ausgebildet ist Es ist zu erkennen, daß die beschriebene Ausfüh-
das Kugelhalteteil 14 aus gestanztem Stahlblech gebil- förmige Führung für eine Drehbewegung oder für eine
det. das so gebogen ist. daß es eine im wesentlichen auf einer gekrümmten Bahn verlaufende Bewegung ei-
ze 46 und 47, deren Breite jeweils etwas kleiner als der durch die in jedem Lagerblock und den zugehörigen
geneigten Flanken 44 und 45 ausgebildet, die den Last- fen. Weil diese Kugeln den Reibungswiderstand in wir-
kugelnuten 17 und 18 entsprechen. Zungen 48,48 zum kungsvoller Weise verringern, wird der Verlust an An-
nen ist. sind beide Seitenflächen 50 des Kugelhalteteils Fig. 17 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des
14 leicht gekrümmt, mit Ausnahme der beiden Endteile Mechanismus zur Führung einer auf einer gekrümmten
49. die von den entsprechenden Endplatten 12 und 13 oder gebogenen Bahn verlaufenden Bewegung. Bei die-
festgehalten werden. Die gekrümmten Seitenflächen 50 35 ser abgeänderten Ausführungsform sind die Ausfüh-
weisen einen Krümmungsradius auf, der im wesentli- rungsformen der gekrümmten Lagereinheiten an der
dien gleich dem Krümmungsradius der gekrümmten Unterseite des Drehtisches mit einer ungleichförmigen
!ung ausgebildet sind. Die kreisringförmige Laufbahn- Falle eines Drehkrans. F i g. 18 zeigt eine weitere abge-
auflage 15 kann an irgendeinem (nicht gezeigten) statio- änderte Ausführungsform, bei der eine größere Anzahl
nären oder rotierenden Bauteil mit Hilfe von Schrauben von gekrümmten Lagereinheiten A\ bis A6 als bei der
befestigt werden, die durch diese Schraubenlöcher hin- Ausführungsform nach F i g. 1 unter einer konstanten
durch eingeschraubt werden. Parallele Nuten 52 und 53 45 Umfangsteilung angeordnet sind,
sind auf der äußeren Umfangsfläche der kreisringförmi- Im folgenden werden die Vorspanneinrichtungen
gen Laufbahnauflage 15 derart ausgebildet daß sie Ka- zum Vorspannen der gekrümmten Lagereinheiten in
näle für die Lastkugeln bilden, und zwar zusammen mit dem Drehtisch beschrieben. F i g. 15 zeigt eine Ausfüh-
den entsprechenden Lastkugelnuten 17 und 18, die an rungsform einer derartigen Vorspanneinrichtung. Diese
dem Lagerbiock Ii ausgebildet sind. Diese Nuten 52 50 Vorspanneinrichtung weist eine Schraube auf, die dureh
und 53 werden daher im folgenden als Lastkugelnuten eine Gewindebohrung in einem vertikalen Wandteil des
bezeichnet Wie im Fall der Lastkugelnuten 17 und 18 Drehtisches 29 hindurch eingeschraubt ist Wenn die
weisen die Lastkugelnuten 52 und 53 eine bogenförmige Schraube 54 tiefer eingeschraubt wird, preßt sie auf die
daß die Kugeln 55 mit der Nutenoberfläche an zwei 55 um diese und damit die Lastkugeln gegen die kreisring-
kreisringförmigen Laufbahnauflage oder -weile so groß gekrümmte Lagereinheit vorbelastet und vorgespannt
ist. daß es schwierig wird, sie in Form eines einzigen wird.
Körpers auszubilden, so ist es möglich, diese kreisring- F i g. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorförmige Laufbahnauflage in eine Vielzahl von Segmen- 60 Spanneinrichtungen unter Verwendung eines exzentriten zu unterteilen, insbesondere dann, wenn die kreis- sehen Bolzens 56, der den Drehtisch 29 mit dem Lagerringförmige Laufbahnauflage zu Bereichen gebracht block 11 verbindet Der exzentrische Bolzen 56 weist
werden muß. in denen keine guten Verkehrsverbindun- einen oberen Teil auf, der von einer Bohrung in dem
gen bestehen. Lagerblock 11 aufgenommen wird. Der obere Teil 57
an beiden Längsenden des Lagerkörpers 11 befestigt Achse des unteren Teils 58 versetzt ist Der untere Teil
und eine der Endplatten, beispielsweise die Endplatte 58 weist eine Gewindebohrung auf, in die eine Fixier-
10
15
20
30
35
40
45
50
55
60
65
durch eine Drehung des exzentrischen Bolzens 56 den
Lagerblock 11 gegen die kreisringförmige Laufbahnauf- |j
lage zu bewegen und damit die gekrümmte Lagerein- ||
heit vorzuspannen.
25 I
Claims (5)
1. Gekrümmte Lagereinheit mit umlaufenden Wälzkörpern, die zwischen mindestens einem Lagerblock
und einer kreisringfönnigen Laufbahnauflage abrollen, wobei die Laufbahnauflage und der
zumindest eine Lagerblock auf den einanderzugewandten Flächen einen im wesentlichen gleichen
Krümmungsradius aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper durch eine
Anzahl von Kugeln (55) gebildet werden, daß die dem mindestens einen Lagerblock (11) zugewandte
gekrümmte Fläche zwei konvergierende ebene Seitenflächen aufweist, in denen jeweils eine Lastkugelnut
(52,53) angeordnet ist, daß der mindestens eine Lagerblock an seiner der Laufbahnauflage (15) zugewandten
Fläche zwei divergierende ebene Oberflächen aufweist, die eine öffnung mit einer weiten
Mündung bilden, daß in jeder der divergierenden ebenen Oberflächen eine Lastkugelnut (17,18) ausgebildet
ist, die sich in Längsrichtung des Lagerblokkes
erstreckt, daß der Lagerblock zwei darin ausgebildete, für lastfreie Kugeln bestimmte Bohrungen
(19, 20) aufweist, die in Abstand von den Lastkugelnuten angeordnet sind und zusammen mit diesen
Endplatten (12,13) endlose Kugelkanäle bilden, und daß die beiden Lastkugelnuten in dem Lagerblock
gegenüberliegend zu den entsprechenden Lastkugelnuten (52,53) der Laufbahnauflage (15) angeordnet
sind, wobei die Laufbahnauflage zwischen den Lastkugeln angeordnet fet
2. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Vorspanneinrichtur.5en (54,56) an einen
Drehtisch vorgesehen sind, an dem der Lagerblock (11) befestigt ist, um den Lagerblock in Richtung
auf die Laufbahnauflage (15) zu drücken.
3. Lagereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtungen einen
Schraubbolzen (54) einschließen, der durch eine Gewindebohrung in dem Drehtisch (19) hindurch eingeschraubt
ist und den Lagerblock (U) in Richtung auf die kreisringförmige Laufbahnauflage (15) drückt
4. Lagereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtungen einen exzentrischen
Bolzen (56) mit einem ersten Teil (57), der von einer Bohrung in dem Drehtisch (29) aufgenommen
wird, und einen zweiten Teil (58) aufweisen, der in einer mit dem Lagerblock (11) ausgebildeten
Bohrung angeordnet ist, wobei der zweite Teil eine Achse aufweist, die gegenüber der Achse des ersten
Teils versetzt ist
5. Verwendung einer Anzahl der gekrümmten Lagereinheiten nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur
Drehlagerung eines Drehtisches, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitigen Umfangsabstände
der Lagereinheiten (A 1 bis A 5) unterschiedlich sind.
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