DE3628597A1 - Laengsfuehrung fuer zwei relativ gegeneinander translatorisch bewegbare teile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Längsführung für zwei relativ gegeneinander translatorisch bewegbare Teile mit dazwischen angeordneten Wälzkörpern.

Es ist allgemein bekannt, relativ gegeneinander be­ wegbare Teile von Maschinen über Wälzlager abzustüt­ zen. Die Relativbewegung unter gleichzeitiger Kraft­ übertragung wird durch Wälzkörper vermittelt, die zwischen zwei Laufbahnen abrollen. Ein Wälzlager besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus zwei Laufbahnträgern, beispielsweise in Form von Ringen oder Scheiben, den Wälzkörpern und dem Käfig. Die Laufbahnen sind entsprechend der Form der Wälzkör­ per ausgebildet und sie befinden sich unter bestimm­ ten Voraussetzungen in den Gegenstücken, so daß die eigentlichen Laufbahnträger wegfallen und die Wälz­ körper in einer Gehäusebohrung oder im Falle der Ro­ tation unmittelbar auf der Welle abrollen. Derartige Wälzlager werden vorwiegend zur Lagerung rotierender Teile, wie Wellen o. dgl., zur Abstützung und Führung in raumfesten Gehäusen angebracht. Daneben ist es bekannt, bei Längsführung zweier relativ gegenein­ ander translatorisch bewegbarer Teile zur Verrin­ gerung der Reibungsverluste Wälzkörper einzubringen. Bei einer allgemein geläufigen Längsführung ge­ schieht dies dadurch, daß im einen (unteren) Teil eine Nut zur Aufnahme von Wälzkörpern und zur Aus­ bildung einer Laufbahn eingebracht ist, auf denen über einen auf der Unterseite befindlichen Zapfen der (obere) Teil abgestützt und beweglich gehalten ist. Als Laufbahnen dienen damit die Nut des (unte­ ren) Teiles und der Zapfen des (oberen) Teiles. Als erheblicher Nachteil ist anzusehen, daß sich zwischen den beiden Teilen aufgrund der relativen Beweglichkeit gegeneinander Zwischenräume befinden, durch die von außen her Schmutz, Staub, Spritz- oder Bohrwasser in das Wälzlager eindringen, dieses be­ schädigen und völlig unbrauchbar machen kann. Die Lebensdauer derartiger Längsführungen ist deshalb sehr begrenzt.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Wei­ terentwicklung von Längsführungen von zwei rela­ tiv gegeneinander translatorisch bewegbaren Teilen mit dazwischen befindlichen Wälzkörpern zur Auf­ gabe gemacht, die eine wesentlich höhere Lebens­ dauer aufweisen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß wenigstens zwei Leisten vorhanden sind, die je­ weils in eine sowohl in dem einen Teil als auch im gegenüberliegenden Teil befindliche Nut eingreifen, daß die Leisten im Abstand zueinander parallel ver­ laufen und dazwischen die Wälzkörper angeordnet sind.

Für die Erfindung entscheidend ist, daß wenigstens zwei Leisten angebracht werden, die sowohl in eine in dem einen Teil als auch in einer weiteren in dem gegenüberliegenden Teil befindlichen Nut ein­ greifen. Bei einer Relativbewegung beider Teile gegeneinander, die aufgrund der als Schiene wir­ kenden Leisten zwangsläufig nur in der durch die­ se Leisten definierten Richtung erfolgen kann, wird die Leiste in dem einen Teil festgehalten und verschiebt sich im gegenüberliegenden Teil - was den Regelfall darstellt - oder die Leiste bewegt sich relativ gegenüber beiden Teilen. Die Leiste muß zur Ermöglichung der Relativbewegung demnach in wenigstens der einen Nut so eingrei­ fen, daß ein Zwischenraum freigehalten und ein Formschluß vermieden wird, so daß die Relativ­ bewegung möglich wird. Die Leisten sind im Ab­ stand zueinander parallel angeordnet, bilden hierdurch eine Laufbahn, zwischen denen sich die Wälzkörper befinden. Grundsätzlich ist es für die Erfindung unerheblich, in welcher Richtung die Längsführungen verlaufen, insbesondere ob sie horizontal oder vertikal angeordnet wer­ den. Des weiteren ist der Begriff "Teile" im Rahmen der Erfindung weit auszulegen, denn er umfaßt alle Elemente bzw. Teile von Maschinen oder anderer relativ gegeneinander translato­ risch zu bewegender oder bewegbarer Körper. Die beiden Leisten haben einerseits die Funktion der Führung nach Art einer Schiene während der re­ lativen translatorischen Bewegung beider Teile ge­ geneinander und zum anderen die Schaffung eines der Aufnahme der Wälzkörper dienenden und nach außen geschlossenen Hohlraumes. Der Durchmesser der Wälzkörper ist so dimensioniert, daß durch sie die Kräfte übertragen werden und während der Relativbewegung ein Minimum an Reibungsverlusten auftritt, wo hingegen die Funktion der Leisten in der translatorischen Führung nach Art einer Schiene und der Abdichtung nach außen zu sehen ist.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile be­ stehen in erster Linie darin, daß nunmehr die Wälzkörper freigehalten und geschützt werden vor Staub, Schmutz, Spritz- und Bohrwasser u. ä., so daß ein verschleißfreies Arbeiten, vor allem eine hohe Lebensdauer und geringerer Schmier­ stoffverbrauch erreichbar ist. Hinzu kommt, daß beide relativ gegeneinander bewegbaren Teile im Bereich der Führung völlig identisch sein können und deshalb unerheblich ist, welches der beiden Teile das Ober- oder Unterteil und/ oder das rechte oder linke Teil darstellt. Ein seitenverkehrtes Einbauen während der Montage ist damit ausgeschlossen. Durch die Kraftüber­ tragung über die Wälzkörper ergeben sich geringe Reibungsverluste und die aufzuwendende Antriebs­ energie zur Durchführung der translatorischen Bewegung bleibt minimal.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, die Leiste in einer Nut zu befestigen, d. h. daß die Leiste in der gegenüberliegenden Nut "mit Spiel" ein­ greift, so daß eine Relativbewegung nunmehr noch zwischen der Leiste und dem gegenüberliegenden Teil bei der translatorischen Bewegung möglich ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind be­ nachbarte Wälzkörper so angeordnet, daß deren Drehachsen in unterschiedlichen Richtungen ver­ laufen. So ist konkret denkbar, daß die Dreh­ achsen benachbarter Wälzkörper alternierend gegen die Mittelebene verschwenkt sind. Dies er­ laubt die Aufnahme und Übertragung von Kräften nicht nur senkrecht zwischen den beiden Teilen sondern auch in Abhängigkeit von der Verschwen­ kung der Drehachsen in bestimmten Winkeln hierzu. Die bauliche Voraussetzung ist, daß in beiden Teilen entsprechend gestaltete und geformte, als Laufbahn dienende Nuten eingebracht sind. Von erheblichem Vorteil erweist sich, wenn bei symmetrischer Anordnung die Drehachsen benachbarter Wälzkörper um einen Winkel von 90 Grad verschwenkt sind, da dann in ein und dieselbe Nut die Wälzkörper mit 90 Grad ge­ geneinander verschwenkten Drehvektor einge­ setzt werden können. Die Querschnittsfläche der Nut ist dann von der Form eines gleichschenk­ ligen Dreiecks.

Grundsätzlich steht es im Rahmen der Erfindung frei, ob die Wälzkörper lose eingebracht oder ein Käfig eingesetzt ist, dessen Aufgabe darin besteht, die einzelnen Wälzkörper zueinander im gleichen Abstand zu halten, so ein ungewoll­ tes gegenseitiges Berühren zu verhindern und die Wälzkörper beim Zerlegen der Lager oder bei der Montage festzuhalten und das Durchführen der Arbeiten hierdurch zu erleichtern. Zum Teil übernimmt ein Käfig auch die Führung der Wälz­ körper. Hierbei steht grundsätzlich frei, ob ein einziger oder mehrere Käfige sich die gesamte Längsführung aufteilen.

Aus der Gesamtheit des an sich bereits bekannten Formenschatzes wird die Verwendung von Nadeln und/oder Flachrollen und/oder Kugeln als Wälz­ körper als besonders geeignet angesehen. Die Wahl der Form des Wälzkörpers wird bestimmt durch die Richtung der einwirkenden Belastungen sowie dem maximal zur Verfügung stehenden Raum.

Um den durch die Wälzkörper eingenommenen Raum nach außen hin vollständig abzudichten, reicht die Verwendung allein von Leisten nicht aus, da dann nach wie vor ein gewisser, wenn auch nur geringer Anteil an der Stirnseite der Längsführung eintreten und die Funktionsfähigkeit und Beweglichkeit der Wälzkörper im Endbereich beeinträchtigen oder völlig unterbinden könnte. Zu diesem Zweck ist an der Stirnseite der Leisten der von den Wälzkörpern eingenommene Raum über eine Platte verschlossen, die an beiden Teilen dichtend anliegt. Aufgabe und Funktion der Platte besteht im Verhindern des Eindringens von Staub, Schmutz, Bohr- und Spritzwasser von der Stirn­ seite her in den von den Wälzkörpern eingenom­ menen Raum, der sich zwischen zwei Leisten be­ findet.

Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann die An­ bringung der Platte an der Stirnseite eines Tei­ les vorgenommen werden und zwar derart, daß sie am gegenüberliegenden Teil über eine Dichtung, beispielsweise in Form eines Filzes anliegt. Wäh­ rend der translatorischen Relativbewegung der beiden Teile verschiebt sich die Dichtung auf der den Leisten zu weisenden Seite des einen Tei­ les und dichtet hierbei ab.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgendem Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung näher erläutert sind. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungs­ gemäße Längsführung mit Nadeln als Wälzkörpern,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine andere Längsführung mit um 45 Grad verschwenkten Flach­ rollen.

Die in Fig. 1 gezeigte Längsführung besteht aus einem oberen Teil 1 und einem unteren Teil 2, die relativ gegeneinander translatorisch und senkrecht zur Zeichenebene bewegbar sind. Beide Teile 1, 2 weisen jeweils zwei aufeinander zu weisende obere Nuten 3 und untere Nuten 4 auf. In diesen ist eine rechte Leiste 5 und eine linke Leiste 6 so einge­ bracht, daß sie jeweils die beiden Teile 1, 2 mit­ einander verbinden. Beide Leisten 5, 6 verlaufen hierbei parallel zueinander in Bewegungsrichtung der Teile senkrecht zur Zeichenebene und wirken nach Art von Schienen als Führung. Zwischen beiden Leisten 5, 6 befinden sich Nadeln 7, deren Durch­ messer so gewählt ist, daß sie die beiden Teile 1, 2 gegeneinander abstützen und der Vermittlung und Übertragung der Kräfte dienen. Im gezeigten Fall befinden sich die Nadeln 7 schließlich noch in einem Käfig 8, durch den die einzelnen Nadeln 7 in zueinander gleichem Abstand gehalten werden, so daß ein gegenseitiges Berühren verhindert wird und beim Zerlegen oder der Montage die Wälzkörper fest­ gehalten und in Funktion teilweise geführt werden.

Neben der Führung während der Relativbewegung der beiden Teile gegeneinander nach Art von Schienen bewirken die beiden Leisten 5, 6 eine Abdichtung und ein Abschließen des durch die Nadeln 7 einge­ nommenen und hierdurch definierten Raumes nach au­ ßen. Ein Eindringen von Staub, Schmutz, Spritz- oder Bohrwasser im Bereich der Wälzkörper ist dann ausgeschlossen.

Die in Fig. 2 gezeigte Längsführung stimmt im Hinblick auf die Teile 1, 2, die Nuten 3, 4 sowie die Anbringung der beiden Leisten 5, 6 mit dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel völlig überein. Der einzige, jedoch wesentliche Unter­ schied ist darin zu sehen, daß zwischen den bei­ den Leisten 5, 6 Flachrollen 9 eingebracht sind, deren Drehachse 10 etwa im Winkel von 45 Grad ge­ gen die zwischen den beiden Leisten 5, 6 befind­ liche und durch diese definierte Ebene verschwenkt ist. Hierzu wurden in die beiden Teile 1, 2 ent­ sprechende Nuten 11 zur Aufnahme der Flachrollen 9 eingefräst. Der Neigungswinkel der Drehachse 10 von 45 Grad ist insofern von Vorteil, als die anderen, hier nicht gezeigten Flachrollen um ei­ nen Winkel von - 45 Grad verschwenkt sein können, so daß sich im Ergebnis vorzugsweise in alternie­ render Weise die Drehachsen benachbarter Flachrol­ len 9 voneinander um 90 Grad abweichen/unterschei­ den. Diese Ausführungsform erlaubt im Gegensatz zur in Fig. 1 gezeigten, eine wesentlich bessere Über­ tragung von Kräften, die in Richtungen abweichend von der durch die Leisten 5, 6 und damit von der durch die Bewegungsebene definierten Normale wir­ ken.

Im Ergebnis erhält man durch die Erfindung eine Längsführung, die optimal gegen das Eindringen von Staub, Schmutz, Bohr- und Spritzwasser abgedichtet ist und deshalb eine hohe Lebensdauer garantiert.

Claims (8)

1. Längsführung für zwei relativ gegeneinander translatorisch bewegbare Teile mit dazwischen angeordneten Wälzkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Leisten 5, 6 vorhanden sind, die jeweils in eine sowohl in dem einen Teil 1, 2 als auch im gegenüberliegenden Teil 2, 1 befindliche Nut 3, 4 eingreifen, daß die Leisten 5, 6 im Abstand zueinander parallel verlaufen und da­ zwischen die Wälzkörper 7, 9 angeordnet sind.

2. Längsführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten 5, 6 in einer Nut 3, 4 befestigt ist.

3. Längsführung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drehachsen 10 benachbarter Wälzkörper 7, 9 in unterschiedlichen Richtungen verlaufen.

4. Längsführung nach Anspruch 3, ge­ kennzeichnet durch einen Winkel von 90 Grad zwischen den Drehachsen 10 benachbarter Wälzkörper 7, 9.

5. Längsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper 7, 9 lose und/oder in Käfi­ gen 8 eingebracht sind.

6. Längsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper 7, 9 Nadeln und/oder Flach­ rollen und/oder Kugeln sind.

7. Längsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Wälzkörper 7, 9 eingenommene Raum an der Stirnseite über eine Platte ver­ schlossen ist, die an beiden Teilen 1, 2 dich­ tend anliegt.

8. Längsführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte an der Stirnseite eines Teiles 1, 2 befestigt und am gegenüberliegenden Teil 2, 1 über eine Dichtung, z. B. einen Filz, anliegt.