DE3419434C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betriff ein lineares Wälzlager nach dem Ober
begriff des Anspruchs 1.
Ein solches Wälzlager ist von der Anmelderin bereits vorge
schlagen worden (DE-OS 34 17 160). Bei diesem Wälz
lager besitzen die Laufbahneinsätze jeweils eine zylindri
sche bzw. teilzylindrische Umfangsfläche. Es hat sich nun ge
zeigt, daß die Ausrichtung der Laufbahneinsätze mit Schwie
rigkeiten verbunden ist.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein lineares
Wälzlager zu schaffen, bei dem die Laufbahneinsätze selbstaus
richtend gelagert sind.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des An
spruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, daß bei
Krümmungen und Führungsschiene die Laufbahneinsätze der Krüm
mung folgen, indem sie auf ihrer äußeren tonnenförmigen Um
fangsfläche abrollen. Bei vertikalen Krümmungen der Führungs
schiene werden die Laufbahneinsätze im wesentlichen vertikal
verschwenkt. Bei horizontalen Krümmungen der Führungsschiene
ändert sich die Richtung der Laufbahneinsätze bei gleichzei
tiger horizontaler Verschwenkung des mit nur einem einzigen
Befestigungsglied befestigten Laufbahndruckteils.
Es gibt zwar bereits mehrteilige Laufbahneinsätze, jedoch
konnte die erfindungsgemäße Lösung der Befestigung der Lauf
bahneinsätze in Verbindung mit deren spezieller Gestalt dem
Stand der Technik nicht entnommen werden. In der DE-AS 19 49
182 ist ein Wälzlager mit selbsteinstellenden Laufbahnein
sätzen beschrieben. Bei diesem bekannten Lager werden die
Laufbahneinsätze zwischen kreisförmigen Segmenten und Außen
ringen gehalten, jedoch fehlt ein Hinweis darauf, wie solche
Laufbahneinsätze bei einer beweglich gelagerten Anordnung be
festigt werden könnten. Die GB-PS 21 09 479 zeigt ein lineares
Kugellager mit zylindrischem Laufbahneinsatz, der allerdings
starr und unbeweglich in der Laufbahnnut befestigt ist.
Da die Laufbahneinsätze durch einfaches Einstellen eines ein
zigen Laufbahndruckteils gleichzeitig befestigt werden können,
erweist sich das Befestigen der Laufbahnen als einfach, was
wiederum auf die Herstellungskosten günstig einwirkt. Auch
wenn beim Einsetzen des Laufbahndruckteils ein Fehler auftreten
sollte, besteht keine Möglichkeit für eine unerwünschte Ver
schiebung des Krümmungsmittelpunkts der Nut für belastete Kugeln,
da der Krümmungsmittelpunkt jeder Laufbahnnut mit der in dem
Laufbahneinsatz ausgebildeten Nut für belastete Kugeln zusam
menfällt. Es wird ein gleichförmiger Kontaktdruck der Kugeln
aufrechterhalten.
Im folgenden werden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an
hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Frontansicht des linearen Wälz
lagers;
Fig. 2 eine Aufsicht des linearen Wälzlagers;
Fig. 3 eine Frontansicht des linearen Wälz
lagers, wobei die Endabdeckungen ent
fernt sind;
Fig. 4 einen Schrägschnitt längs der Linie
IV-IV von Fig. 1;
Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie
V-V von Fig. 3;
Fig. 6 eine Frontansicht des Lagergrund
körpers;
Fig. 7 eine Aufsicht des Grundkörpers;
Fig. 8 eine Bodenansicht des Grundkörpers;
Fig. 9 eine Seitenansicht des Grundkörpers;
Fig. 10 eine Frontansicht der Laufbahneinsätze;
Fig. 11 einen Längsschnitt einer der in Fig. 10
gezeigen Laufbahneinsätze;
Fig. 12 einen vertikalen Querschnitt einer
Führungsschiene längs eines mittleren
Abschnitts in Längsrichtung;
Fig. 13 eine Seitenansicht der Führungsschiene;
Fig. 14 eine quergeschnittene Frontansicht des
Laufbahndruckteils längs eines mittleren
Abschnitts in Längsrichtung; und
Fig. 15 eine Aufsicht des Laufbahndruckteils.
Das lineare Wälzlager umfaßt einen Grundkörper 1, der
als einstückiges Teil mit kanalähnlichem Querschnitt
ausgebildet ist und aus einem Deckenteil 2 und linken
und rechten Randabschnitten 4, 5, die zwischen
sich einen mittleren Hohlraum 3 von im wesentlichen recht
winkligem Querschnitt ausbilden, besteht.
In gegenüberliegenden Flächen der Randabschnitte 4, 5
sind symmetrisch zueinander in bezug auf die Längsachse
des Grundkörpers 1 linke und rechte Laufbahnnuten
mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet,
die sich zum mittleren Hohlraum 3 hin öffnen.
An den unteren Enden der bogen
förmigen Laufbahnnuten 6, 7 sind Anschläge 8, 9 vorgesehen.
0 1 ist
Krümmungsmittelpunkt jeder der Laufbahnnuten
6, 7, der auf einer imaginären Linie
Y 1-Y 1, die die Längsachse X 1-X 1 des Grundkörpers 1
unter einem Winkel von etwa 55° schneidet, angeordnet
ist. Durch den festen Teil der Randabschnitte 4 bzw. 5
sind Kanäle 10, 11 für nicht belastete Kugeln von
kreisförmigem Querschnitt gebohrt. Jeder der Kanäle
für nicht belastete Kugeln
hat einen Durch
messer, der etwas größer als der Kugeldurchmesser ist. Die
Kanäle für nicht belastete Kugeln erstrecken sich axial
über die gesamte Länge des Grundkörpers 1. Somit sind,
wie in den Fig. 3 und 6 dargestellt, die Kanäle 10, 11
für nicht belastete Kugeln auf den entsprechenden
imaginären Linien Y 1-Y 1 angeordnet, wobei jede Linie die
mittlere Achse X 1-X 1 des Grundkörpers 1 mit einem Winkel
von etwa 55° schneidet. In vorbestimmten Abständen sind
längs der longitudinalen Mitte des Deckenteils 2 des
Grundkörpers 1 Gewindebohrungen 2 a gebohrt.
Der Grundkörper 1
ist aus Kunststoff
hergestellt. Der leichte Grundkörper 1 vermindert wirk
sam die Trägheit und kann daher geeignet für ein
lineares Wälzlager verwendet werden, das wiederholt
mit einer hohen Geschwindigkeit gestartet und ange
halten wird.
Ein Paar linker und rechter Laufbahneinsätze 12, 13, die
jeweils aus einem bogenförmigen Teil mit einem halb
kreisförmigen Querschnitt bestehen, können in den im
Grundkörper 1 ausgebildeten Laufbahnnuten
6, 7 aufgenommen werden. Wie besonders in den Fig. 3,
10 und 11 dargestellt, haben die Nuten 14, 15 für be
lastete Kugeln jeweils einen halbkreisförmigen Quer
schnitt und sind auf den inneren Umfangsflächen der
Lagerlaufbahnen 12, 13 ausgebildet, so daß sie sich
in axialer Richtung des Grundkörpers 1 entsprechend
zu den Kanälen 10, 11 für nicht belastete Kugeln er
strecken. Der
Krümmungsmittelpunkt 0 2 jeder Nut für belastete Kugeln
fällt mit dem Krümmungsmittelpunkt 0 1 der entsprechen
den laufbahnaufnehmenden Nut zusammen. Somit sind die
entsprechenden Krümmungsmittelpunkte 0 2 der Nuten 14, 15
für belastete Kugeln auf entsprechenden imaginären Linien
Y 2-Y 2 angeordnet, die jeweils die Symmetrieachse X 2-X 2
Grundkörpers 1 mit einem Winkel von etwa 55° schnei
den, wobei die Symmetrieachse X 2-X 2 mit der Längsachse
X 1-X 1 des Grundkörpers 1 zusammenfällt. Weiter berühren
die belasteten Kugeln B 1 die Flächen der entsprechenden
Nuten 14, 15 für belastete Kugeln unter einem Berührungs
winkel β, der so ausgewählt wird, daß er etwa 45° be
trägt. Entsprechend ist die Kontaktzone zwischen der
Fläche jeder belasteten Kugel B 1 und der Fläche der
zugeordneten Nut 14 oder 15 für belastete Kugeln aufgrund
der elastischen Verformung der Kugel und der Nut größer,
so daß das Belastungsniveau, bezogen auf die Flächeneinheit
der Kontaktzone, vermindert wird, wo
durch die Belastungsfähigkeit des linearen Wälzlagers
als ganzes vergrößert wird.
Weiter besteht jeder der Nuten 14, 15 für belastete
Kugeln aus einer Nut mit kreisbogenförmigem Querschnitt mit
einem Krümmungsradius, der etwa dem Durchmesser
der Kugel entspricht. Die Ausbildung der Nuten 14, 15 für belastete
Kugeln durch derartige bogenförmige Nuten gestattet,
daß jede belastete Kugel B 1
zwei Berührungspunkte hat, auch wenn auf das Lager eine
Vorspannung oder eine Last in irgendeiner Richtung auf
gebracht wird; daher liefern die belasteten Kugeln B 1
eine ausgezeichnete Rollbewegung ohne irgendeinen
Differentialschlupf. Da weiter die bogenförmigen Nuten
eine Zweipunktberührung der belasteten Kugel B 1 er
möglichen, auch wenn eine schwere Last aufgebracht wird,
werden die Kugeln elastisch verformt, so daß man eine
breite Kontaktfläche erhält, wodurch die Belastbarkeit
gesteigert wird. Die ideale Anordnung, in der zwei
bogenförmige Nuten mit einem richtigen Berührungswinkel
vorgesehen sind und der Aufbau, der eine Zweipunktbe
rührung der Kugeln gestattet, schaffen einen Raum für
die elastische Verformung der Kugel. Daher wird, auch
wenn die Befestigungsfläche irgendeinen Fehler aufweist,
dieser innerhalb des Lagers absorbiert, so daß es mög
lich ist, eine natürliche gleichförmige Bewegung des
Lagers zu erhalten.
Weiter weist jeder Laufbahneinsatz 12, 13 eine tonnen
förmige äußere Umfangsfläche auf, wie dies in den
Fig. 4, 5 und 10 dargestellt ist. Entsprechend werden
longitudinale Spiele R₁, R₁ und seitliche Spiele R₂,
R₂ zwischen den Laufbahnnuten 6, 7,
die jeweils mittels einer ebenen Fläche ausgebildet
sind, und den Endabschnitten der tonnenförmigen Laufboden
einsätze 12, 13 ausgebildet, so daß diese
in vertikaler und horizontaler Richtung in bezug
auf die Laufbahnnuten 6, 7 des
Grundkörpers 1 schwingen können, wobei ihre mittleren
Abschnitte als Drehpunkte dienen. Entsprechend schwin
gen, auch dann, wenn die Führungsschiene
16 gebogen ist, die Laufbahnnuten 12, 13,
um ihre Richtungen im Verhältnis zum Grad der Verbie
gung zu ändern, wenn der Grundkörper 1 den gebogenen
Abschnitt der Führungsschiene 16 überläuft, so daß sie
genau deren Biegung folgen. Wenn der
Grundkörper 1 einen normalen, geraden Abschnitt der Führungs
schiene 16 erreicht, schwingen die Laufbahneinsätze
12, 13 wieder in ihren normalen Zustand zurück, wodurch
ihre Symmetrieachse X 2-X 2 mit der Längsachse X 3-X 3 der
Führungsschiene 16 zusammenfällt. Auf diese Weise bewirkt
das lineare Wälzlager eine Ausrichtung.
Im mittleren Hohlraum 3 des Grundkörpers 1 kann die
Führungsschiene 16 eingepaßt und an einem bewegbaren oder
festen Teil einer Werkzeugmaschine mittels
z. B. Schrauben
befestigt werden. Wie in den Fig. 3, 12 und
13 dargestellt, weist die Führungsschiene 16 auf ihrer
linken und rechten geneigten Seitenfläche 17, 18
Lastnuten 19, 20 mit halbkreisförmigem Querschnitt
auf, die sich axial entsprechend zu den Nuten 14, 15
für belastete Kugeln in den Laufbahneinsätzen 12 bzw. 13
erstrecken. Der Krümmungsmittelpunkt 0 3 jeder der
Nuten 19, 20 für belastete Kugeln liegt auf einer ima
ginären Linie Y 3-Y 3, die die Längsachse X 3-X 3 der Führungs
schiene 16, die mit der Längsachse X 1-X 1 des Grundkör
pers zusammenfällt, unter einem Winkel von etwa 55°
schneidet. Weiter fällt der Krümmungsmittelpunkt 0 3
jeder der Nuten 19, 20 für belastete Kugeln mit den beiden
Krümmungsmittelpunkten 0 1 jeder der Laufbahn-
Nuten 6, 7 und dem Krümmungsmittelpunkt 0 2 der Nuten
für belastete Kugeln 14, 15, die in den Laufbahnen 12,
13 ausgebildet sind, zusammen. Somit werden mittels
dieser Nuten 14, 15 und 19, 20 für belastete Kugeln
zwei belastete Kanäle ausgebildet. Weiter besteht, ähn
lich wie die in den Laufbahneinsätzen 12, 13 ausgebildeten Nuten
14, 15 für belastete Kugeln jede der in der Schiene 16
ausgebildeten Nuten 19, 20 für belastete Kugeln aus
einer Nut mit einem halbkreisförmigem Querschnitt, deren
Krümmungsradius etwa dem Durchmesser der Kugel entspricht. Weiter
weisen, ähnlich wie die in den Laufbahneinsätzen 12, 13 aus
gebildeten Nuten 14, 15 für belastete Kugeln die in der
Führungsschiene 16 ausgebildeten Nuten 19, 20 für belastete
Kugeln einen Berührungswinkel β 1, von 45° in bezug auf
die belasteten Kugeln B 1 auf, wodurch die Belastungs
fähigkeit des Lagers gesteigert wird.
An den Enden des Grundkörpers 1 sind Endabdeckungen 21, 22 aus Kunststoff mit
Schrauben
befestigt.
Die Endabdeckungen 21 und 22 schaffen mit den Kugelumlenknuten
26 a, 26 b eine Verbindung zwischen den
Kanälen für belastete Kugeln
und den Kanälen 10 bzw. 11
für nicht belastete Kugeln.
Am Deckenteil 2 des Grundkörpers 1 ist mittels
Schrauben 30 ein
Laufbahndruckteil 29 einstellbar angeschraubt. Das
Laufbahndruckteil 29 besteht aus einem Keilteil, das
aus einer Platte mit trapezförmigem Querschnitt aus
gebildet ist. Das Laufbahndruckteil 29 ist mittels
Schrauben 30 befestigt, die in entsprechende Gewinde
bohrungen 2 a im Deckenabschnitt 2 eingeschraubt sind.
Die Keilflächen 29 a, 29 b des Laufbahndruckteils 29 sind
so angeordnet, daß sie in Längsrichtung an den oberen Seiten
flächen 12 a, 13 a der in den Laufbahnnuten
6, 7 im Grundkörper 1 befestigten Laufbahneinsätze 12, 13
anliegen. Dann wird das Laufbahndruckteil 29 unter
dieser Bedingung durch Anziehen der Schrauben nach oben
gezogen. Entsprechend tritt aufgrund der Keilwirkung
das Laufbahndruckteil 29 zwangsläufig in die zwischen
dem Deckenabschnitt 2 und den longitudinalen oberen
inneren Seitenflächen 12 a, 13 der Laufbahneinsätze 12, 13,
die einander gegenüberliegen, gebildeten Spalte ein, um
sich an die Laufbahneinsätze 12, 13 anzupassen. Hier
durch werden diese in ihren ent
sprechenden Drehrichtungen mittels des Laufbahndruck
teils 29 durch die longitudinalen oberen inneren Seiten
flächen 12 a, 13 a gedrückt. Entsprechend wird (s. Fig. 3)
der Laufbahneinsatz 12 im Gegenuhrzeigersinn gedreht,
während der andere Laufbahneinsatz 13 im Uhrzeigersinn
gedreht wird, wobei die longitudinalen, unteren inneren
Seitenflächen 12 b, 13 b die den inneren Seitenflächen
12 a, 13 a gegenüberliegen, gegen die Anschläge 8 bzw. 10
anschlagen. In diesem Fall besteht, da der Krümmungsmittel
punkt 0 1 jeder Laufbahnnut 6, 7 vollständig mit
dem Krümmungsmittelpunkt 0 2 jeder der belasteten Nuten 14,
15 in den Laufbahneinsätzen 12, bzw. 13 zusammenfällt,
aufgrund des Laufbahndruckteils 29 keine Möglichkeit
irgendeiner unerwünschten Verschiebung des Krümmungsmittel
punkts 0 2
auch wenn irgendein Fehler
beim Einbau der Laufbahneinsätze 12, 13 aufgetreten
ist. Somit können der linke und der rechte Laufbahneinsatz 12,
13 gleichzeitig mit hoher Genauigkeit auf einfache Weise
durch Betätigen eines einzigen Laufbahndruckteils 29
befestigt werden.
Claims (4)
1. Lineares Wälzlager, mit einem Grundkörper (1),
der ein Paar einander gegenüberliegende Randabschnitte (4),
die zwischen sich einen sich in Längsrichtung erstrecken
den, mittleren Hohlraum (3) definieren, aufweist und auf
einer Führungsschiene (16) längsbeweglich mittels Kugeln
gelagert ist, wozu jeder Randabschnitt (4, 5) in seiner
Innenfläche eine sich zu dem Hohlraum hin öffenende Lauf
bahnnut (6, 7) besitzt, in denen jeweils ein Laufbahnein
satz (12, 13) halbkreisförmigen Querschnitts montiert ist,
welche von am unteren Ende jeder Laufbahnnut (6, 7) ge
bildeten, vorstehenden Anschlägen selbstausrichtend ge
halten werden, indem ein Laufbahndruckteil (29) mit einem
Befestigungsmittel einstellbar an der Innenfläche des Bo
dens des Hohlraums (3) des Grundkörpers befestigt ist, da
durch gekennzeichnet, daß die Laufbahnein
sätze (12, 13) jeweils eine tonnenförmige Umfangsfläche be
sitzen, und daß das Laufbahndruckteil (29) mit einem einzi
gen Befestigungsglied (30, 2 a) befestigt ist.
2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Grundkörper (1) aus Kunststoff ge
fertigt ist.
3. Wälzlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Verbin
dungslinie der Berührungspunkte von Kugeln (B 1) und Nuten (14,
15; 19, 20) für belastete Kugeln in den Laufbahnnuten bzw.
in der Führungsschiene (16) und der Horizontalen etwa 45°
beträgt.
4. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nuten (14, 15; 19, 20)
für belastete Kugeln jeweils einen kreisbogenförmigen Quer
schnitt aufweisen.
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1984
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