DE4210655A1 - Mit flansch versehenes, lineares kugellager - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein lineares Kugellager, wie ein Kugel-Loslager oder eine Kugel-Keilverbindung, welche bei linearen Führungsteilen bei unterschiedlichen Industrie­ maschinen eingesetzt werden, und insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Weiterentwicklung eines linearen Kugellagers mit einer Bauart, die einen Flansch zum Fixie­ ren des Lagers hat.

Das lineare Kugellager sowie das Kugel-Loslager oder eine Kugel-Keilverbindung wird in großem Umfang bei linearen Führungsteilen von unterschiedlichen Industriemaschinen ein­ gesetzt, so daß es unterschiedliche Erzeugnisse gibt, wel­ che an eine Vielzahl von unterschiedlichen Einsatzarten angepaßt sind.

Fig. 10 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines soge­ nannten "mit Flansch versehenem Kugel-Loslager", welches einen Flansch zum Fixieren des Lagers an einem Befestigungs­ teil, wie einem Bett oder einem Tisch, hat.

Insbesondere ist das mit Flansch versehene Kugel-Loslager so ausgelegt, daß es folgendes umfaßt: ein Lagergehäuse 101, welches derart ausgebildet ist, daß es ein im wesent­ lichen zylindrisches Teil hat und an welchem integral ein Flansch 103 ausgeformt ist, welcher Befestigungsschraub­ öffnungen 102 am Außenumfang derart hat, daß er sich li­ near um eine Lagerwelle bzw. Lagerachse 105 über eine Mehr­ zahl von endlos umlaufenden Kugeln 104 bewegen kann; und einen Kugelkäfig 107, welcher mit Kugelführungsnuten 106 ausgebildet ist, um die Kugeln 104 endlos zwischen der La­ gerwelle 105 und dem Lagergehäuse 101 umlaufen zu lassen, und welches fest passend in einem hohlen Teil des Lagerge­ häuses 101 vorgesehen ist. Somit wird dieses Kugel-Loslager so eingesetzt, daß der Flansch 103 an einem Befestigungsteil 109 beispielsweise mit Hilfe von Befestigungsschrauben 108 angebracht wird, und daß das Befestigungsteil 109 und die Lagerwelle 105 relativ zueinander eine Gleitbewegung aus­ führen können.

Bei dem linearen Kugellager dieser Bauart ist es erforder­ lich, daß das Lagergehäuse mittels einer Härtungsbehandlung behandelt wird, so daß die Verschleißfestigkeit des inne­ ren Umfangs des Lagergehäuses verbessert wird, auf welchem die Kugeln bei der Ausführung einer Abwälzbewegung geführt sind. Diese Härtungsbehandlung jedoch bringt große Schwie­ rigkeiten bei der Herstellung des vorstehend angegebenen, mit einem Flansch versehenen Kugel-Loslagers mit sich. Der Grund hierfür wird nachstehend näher beschrieben. Da der Flansch dicker als die anderen Teile des Lagergehäuses aus­ gelegt sind, bleibt ein Wärmeverzug im Lagergehäuse erhal­ ten, wenn der Flansch gehärtet wurde und nachdem er abge­ schliffen wurde, so daß das Lagergehäuse nicht genau fertig­ gestellt werden kann. Wenn hingegen der auszubildende Flansch nach der Härtungsbehandlung erstellt wird, ist das Material zu hart, um geschliffen zu werden.

Andererseits bringt der Flansch am Lagergehäuse eine gewis­ se Schwierigkeit dahingehend mit sich, daß das Schleifen wesentlich umständlicher als beim Schleifen eines gerad- zylindrischen Gehäuseteils wird, welches keinen Flansch hat. Ein derartiges gerad-zylindriges Lagergehäuse läßt sich effektiv in einem Schritt unter Verwendung einer spitzen­ losen Rundschleifmaschine abschleifen, aber ein mit Flansch versehenes Lagergehäuse kann nicht mittels einer spitzenlo­ sen Rundschleifmaschine bearbeitet werden, so daß es auf eine zyklische Weise durch Schleifen bearbeitet werden muß. Insbesondere macht ein solches Schleiferverfahren zwei Stu­ fen erforderlich, d. h. die Stufen zum Schleifen des zylin­ drischen Teils und des Flansches.

Daher wurde zur Überwindung dieser Schwierigkeit ein linea­ res Kugellager vorgeschlagen, welches dadurch hergestellt ist, daß ein im allgemeinen ringförmiges Flanschteil und ein Lagergehäuse gesondert voneinander ausgeformt bzw. ge­ gossen sind und daß der Flansch und das Lagergehäuse mittels Preßsitz oder Hartlöten nach der Härtungsbehandlung des La­ gergehäuses verbunden werden. Hierdurch ergibt sich jedoch eine weitere Schwierigkeit hinsichtlich der Anzahl von Be­ arbeitungsschritten zum Herstellungszeitpunkt oder der An­ zahl der Teile, und daher ist eine derartige Lösung im Hin­ blick auf die Herstellungskosten und die Herstellungseffi­ zienz nicht zufriedenstellend.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten ein mit einem Flansch versehenes lineares Kugellager bereitzustellen, bei welchem sich die Herstellungskosten senken lassen und sich die Her­ stellungsleistung beträchtlich verbessern läßt.

Um die vorstehend angegebene Zielsetzung zu erreichen, wird nach der Erfindung ein mit einem Flansch versehenes, lineares Kugellager bereitgestellt, welches folgendes aufweist: ein Lagergehäuse, welches einen hohlen Teil darin hat und mittels eines Lagerschaftes oder einer Lagerwelle zur Ausführung von linearen Bewegungen geführt ist; eine Mehrzahl von Kugeln, welche zwischen dem Lagergehäuse und der Lagerwelle zur Ausführung einer Abwälzbewegung unter einer Belastung gehalten sind; und einen Kugelkäfig, wel­ cher passend in dem hohlen Teil des Lagergehäuses angeord­ net und die Kugeln in ihrer Anordnung hält, wobei sich die Weiterentwicklung dadurch auszeichnet, daß ein Flansch von dem Kugelkäfig zum Fixieren des Lagers an einem Befesti­ gungsteil, wie einem Bett oder einem Tisch, vorsteht.

Bei dieser technischen Auslegung kann der Flansch, der von dem vorstehend genannten Kugelkäfig vorstehen muß, dadurch gebildet werden, daß ein ringförmiges Flanschteil an den äußeren Umfang des Kugelkäfigs geschweißt wird. Vorzugs­ weise sind jedoch der Flansch und der Kugelkäfig integral mittels Spritzgießen oder Verspritzens eines Kunstharzes einteilig ausgebildet.

Ferner läßt sich das Kugellager, bei welchem derartige tech­ nische Einrichtungen vorgesehen sind, dadurch beispielhaft näher beschreiben, daß eine Mehrzahl von endlos umlaufenden Kugeln zwischen einem zylindrischen Lagergehäuse und einer Lagerwelle derart gehalten sind, daß sie relative Linearbe­ wegungen aufnehmen. Die technische Einrichtung kann nicht nur bei Kugel-Loslager der üblichen Bauart, sondern auch bei Kugel-Keilverbindungen eingesetzt werden, welche die Fähigkeit haben, eine Drehmomentübertragung zwischen dem Lagergehäuse und der Lagerwelle zu ermöglichen.

Da der Flansch am Kugelkäfig ausgebildet ist, um dem Lager­ gehäuse eine gerad-zylindrische Gestalt entsprechend den vorstehend angegebenen technischen Einzelheiten zu verleihen, kann die Härtungsbehandlung des Lagergehäuses beträchtlich vereinfacht werden und insbesondere wird auch das Schlei­ fen mittels einer spitzenlosen Rundschleifmaschine ermög­ licht. Als Folge hiervon läßt sich die Schleifbehandlung auf effektive Weise mit vertretbaren Kosten vornehmen, wo­ durch sich die Ausstoßleistung verbessern läßt und sich die Herstellungskosten drastisch senken lassen.

Wenn man ferner den Flansch von dem Lagergehäuse wegläßt, läßt sich das Lagergehäuse des linearen Kugellagers ohne Flansch leicht in ein solches für ein mit einem Flansch ver­ sehenes lineares Kugellager umwandeln, so daß die Teile für unterschiedliche Produkte gemeinsam genutzt werden können. Auch hierdurch wird es möglich, die Herstellungseffizienz zu verbessern und die Herstellungskosten zu senken.

Wenn ferner der Flansch und der Kugelkäfig einteilig mittels Spritzgießen aus einem Kunstharz hergestellt sind, kann ei­ ne weitere Verbesserung hinsichtlich der Herstellungseffi­ zienz erwartet werden, da ein zusätzlicher Schritt bei der Herstellung des Flansches erforderlich wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevor­ zugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines mit einem Flansch versehenen, linearen Kugellagers nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung eines Kugelkäfigs gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung eines Lagergehäuses gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 6 eine Vorderansicht zur Verdeutlichung einer achteckigen Klammer bei der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 7 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung der achteckigen Klammer bei der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 8 eine Vorderansicht zur Verdeutlichung eines Verbindungszustandes von Lagergehäuse und Kugel­ käfig unter Verwendung der achteckigen Klammer,

Fig. 9 eine Seitenansicht zur Verdeutlich einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines mit einem Flansch versehenen, linearen Kugellagers nach der Erfindung, und

Fig. 10 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung eines mit einem Flansch versehenen, linearen Kugellagers üblicher Bauform.

Ein mit einem Flansch versehenes, lineares Kugellager nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht zur Verdeutlichung einer er­ sten bevorzugten Ausführungsform eines mit einem Flansch versehenen Kugel-Loslagers nach der Erfindung. Das mit ei­ nem Flansch versehene Kugel-Loslager gemäß dieser bevorzug­ ten Ausführungsform umfaßt hinsichtlich der Konstruktion folgendes: ein Lagergehäuse 2, das mittels einer Lager­ welle bzw. einer Lagerachse 1 zur Ausführung von linearen Bewegungen geführt ist; eine Mehrzahl von Kugeln 3, welche eine Abwälzbewegung ausführen, wenn das Lager eine Belastung zwischen der Lagerwelle 1 und dem Lagergehäuse 2 aufnimmt, und einen Kugelkäfig 5, welcher eine äußere Umfangsfläche hat, welche mit einem vorspringenden Flansch 4 versehen ist und passend in einem hohlen Teil 21 des Lagergehäuses 2 zum Halten und Anordnen der Kugeln 3 vorgesehen ist.

Vor allem ist das Lagergehäuse 2 derart ausgebildet, daß es eine im allgemeinen zylindrische Gestalt derart hat, daß es lose mit einem vorbestimmten Zwischenraum um die Lagerwelle 1 passend angeordnet ist, und daß der Innenumfang wie in Fig. 5 gezeigt mit fünf lasttragenden Wälzflächen 22 versehen ist, die in regelmäßigen Umfangsabständen zum Halten der Kugeln 3 mit der Lagerwelle 1 und den nichtlasttragenden Wälznuten 23 angeordnet sind, welche jeweils zwischen zwei benachbarten, lasttragenden Wälzflächen 22 zur Ausführung einer Abwälzbe­ wegung der Kugeln angeordnet sind, welche von der Lastauf­ nahme freikommen. Ferner ist das hohle Teil 21 an einem Öff­ nungsrand mit einer ringförmigen Nut 24 versehen, welche in Umfangsrichtung zur Aufnahme einer später noch zu beschrei­ benden, achteckigen Klammer 6 verläuft.

Andererseits ist der Kugelkäfig 5 in den Fig. 3 und 4 gezeigt derart ausgebildet, daß er eine im allgemeinen zylindrische Gestalt und eine Durchgangsöffnung 51 hat, um in passender Weise die Lagerwelle 1 darin aufzunehmen und die eine äuße­ re Umfangsfläche hat, welche mit einem Flansch 4 versehen ist, welcher seinerseits mit Schraubkopföffnungen 41 ver­ sehen ist. Der Kugelkäfig 5 ist einteilig mit einem Flansch 4 mittels Spritzgießen eines Kunstharzes ausgebildet. Der Kugelkäfig 5 hat an seinem äußeren Umfang eine derartige Ausbildung, daß sie den einzelnen, lasttragenden Wälzflä­ chen 22 entspricht, wozu folgendes vorgesehen ist: mit Schlitzen versehene, lasttragende Kugelführungsnuten 52, wel­ che verhindern, daß die Kugeln 3 auf den vorstehend angege­ benen, lasttragenden Wälzflächen 22 eine Abwälzbewegung aus­ führen und aus den Nuten heraustreten, wenn das Lagergehäuse 2 von der Lagerwelle 1 abgezogen wird; nichtlasttragende Kugelführungsnuten 53 zum Anordnen der entlasteten Kugeln, welche eine Abwälzbewegung in den nichtlasttragenden Wälz­ nuten 23 ausführen; und Kugelwendenuten 54 zur Herstellung von Verbindungen und Verbindungseinrichtungen zwischen den lasttragenden Kugelführungsnuten 52 und den nichtlasttra­ genden Kugelführungsnuten 53, um die Kugeln 3 endlos zwischen den beiden Nuten 52 und 53 umlaufen zu lassen. Andererseits ist der äußere Umfang des Kugelkäfigs 5 mit einer ringför­ migen Nut 55 versehen, welche der ringförmigen Nut 24 des vorstehend angegebenen Lagergehäuses 2 zugeordnet ist. Somit ist ein Raum zwischen der ringförmigen Nut 24 des Lagergehäu­ ses 2 und der ringförmigen Nut 55 des Kugelkäfigs 5 ausgebil­ det, welche einander gegenüberliegen, wenn der Kugelkäfig 5 passend auf dem Lagergehäuse 2 vorgesehen ist.

Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform sind das Lagergehäuse 2 und der Kugelkäfig 5 mit Hilfe einer achteck­ förmigen Klammer 6 verbunden, wie dies in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Eine spezielle Kupplungsverbindung wird nach­ stehend näher beschrieben. Zuerst wird die achteckige Klam­ mer 6 passend in die ringförmige Nut 24 eingesetzt, welche in dem inneren Umfang des Lagergehäuses 2 ausgebildet ist und dann wird der Kugelkäfig 5 mittels Preßsitz in das hohle Teil 21 des Lagergehäuses 2 eingesetzt. Dann kommt das End­ teil des Kugelkäfigs 5 in Anlageberührung gegen die ein­ zelnen, mittleren Seitenteile 61 der achteckigen Klammer 6, so daß diese Klammer 6 elastisch verformt oder gedehnt wird. Wenn die Preßpassungsverbindung für den Kugelkäfig 5 fortgesetzt wird, kommt die ringförmige Nut 55 zur Aus­ richtung mit der ringförmigen Nut 24 des Lagergehäuses 2. Dann hat die achteckige Klammer 6 mittlere Seitenteile 61, welche stufenförmig in die ringförmige Nut 55 des Kugelkä­ figs 5 gehen, bis ihre Ecken 62 in die ringförmige Nut 24 passen, während die mittleren Seitenteile 61 in die ring­ förmige Nut 55 passen. Somit sind das Lagergehäuse 2 und der Kugelkäfig 5 miteinander gekoppelt bzw. verbunden.

Wenn darüber hinaus das mit einem Flansch versehene Kugel- Loslager mit dem vorstehend genannten Aufbau und gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung zusammenge­ setzt ist, hat der Flansch 4 des Kugelkäfigs 5, welcher an einem (nicht gezeigten) Teil mit Hilfe von (nicht gezeig­ ten) Schrauben angebracht ist, eine solche Auslegung, daß man relativ lineare Bewegungen zwischen dem Flanschbefesti­ gungsteil und der Lagerwelle 1 erhält, wie dies auch bei dem mit einem Flansch versehenen Kugel-Loslager üblicher Bauart der Fall ist.

Dank des Flansches 4, welcher von dem Kugelkäfig 5 bei der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung vorsteht, lassen sich jedoch zeitraubende Arbeitsschritte, die bei der Ausbildung des Flansches 4 an dem Lagergehäuse 2 bei der üblichen Ausführungsform erforderlich sind, vermeiden, um das maschinelle Bearbeiten des Lagergehäuses 2 beträcht­ lich zu vereinfachen und hierdurch die Herstellungsleistung zu verbessern und die Herstellungskosten zu senken.

Insbesondere ist bei der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung der Flansch 4 integral mit dem Kugelkäfig 5 mittels Spritzgießen aus einem Kunstharz derart ausgebildet, daß der Schritt zum Ausbilden des Flansches 4 nicht vor­ sätzlich vorgesehen zu sein braucht, wodurch man die Pro­ duktivität weiter steigern kann.

Fig. 9 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines mit einem Flansch versehenen Kugel-Loslagers nach der Er­ findung.

Der Flansch 4 und der Kugelkäfig 5 sind einteilig bei die­ ser bevorzugten Ausführungsform ebenfalls ausgeformt, aber das Verfahren zum Verbinden von Kugelkäfig 5 und Lagerge­ häuse 2 unterscheidet sich von jenem nach der ersten bevor­ zugten Ausführungsform. Nach dem passenden Einsetzen des Kugelkäfigs 5 in das Lagergehäuse 2 wird insbesondere gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ein Anschlagring 7 pas­ send auf die äußere Umfangsfläche des Endabschnitts des Kugelkäfigs 5 gesetzt, welcher von dem Lagergehäuse 2 vor­ steht, und der Anschlagring 7 und das Lagergehäuse 2 werden so in Eingriff gebracht, daß der Kugelkäfig 5 und das Lager­ gehäuse 2 miteinander verbunden sind. Ansonsten stimmt die restliche Auslegung mit jener bei der voranstehend beschrie­ benen bevorzugten Ausführungsform überein und die Beschrei­ bung kann daher entfallen, da insbesondere für gleiche oder ähnliche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.

Bei diesem mit einem Flansch versehenen Kugel-Loslager ist der Flansch 4 ebenfalls integral mit dem Kugelkäfig 5 ausgebildet, wodurch ermöglicht wird, daß sich die Herstel­ lungsleistung verbessern läßt und sich die Herstellungskosten senken lassen.

Claims (3)

1. Mit einem Flansch versehenes, lineares Kugellager, welches aufweist: ein Lagergehäuse (2), welches ein hohles Teil (21) darin hat und mittels einer Lagerwelle (1) zur Ausführung von linearen Bewegungen geführt ist, eine Mehr­ zahl von Kugeln (8), welche zwischen dem Lagergehäuse (2) und der Lagerwelle (1) zur Ausführung einer Abwälzbewegung unter einer Belastung gehalten sind, und einen Kugelkäfig (5), welcher passend in das hohle Teil (21) des Lagergehäu­ ses (2) zum Halten und Anordnen der Kugeln (3) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flansch (4) von dem Kugelkäfig (5) zum Fixieren des Lagers an einem Befestigungsteil, wie einem Bett oder einem Tisch, vorsteht.

2. Mit einem Flansch versehenes, lineares Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) einteilig mit dem Kugelkäfig (5) mittels Spritzgießen eines Kunstharzes ausgebildet ist.

3. Mit einem Flansch versehenes, lineares Kugellager, gekennzeichnet durch: ein Lagergehäuse (2), welches ein hohles Teil (21) darin hat und mittels einer Lagerwelle (1) zur Ausführung von linearen Bewegungen geführt ist, eine Mehrzahl von Kugeln (3), welche zwischen dem Lagergehäuse (2) und der Lagerwelle (1) zur Ausführung einer Abwälzbewegung und einer Belastung gehalten sind, einen Kugelkäfig (5), welcher einen Flansch hat, der von dem äußeren Umfang desselben zum Fixieren des Lagers an einem Befestigungsteil, wie einem Bett oder einem Tisch, vorsteht und passend in das hohle Teil (21) des Lagergehäu­ ses (2) zum Halten und Anordnen der Kugeln (3) eingesetzt ist, und eine vieleckige Klammer (6), welche Ecken hat, welche in eine ringförmige Nut (24) passen, die in dem in­ neren Umfang des Lagergehäuses (2) ausgebildet sind, und die Mittelteile an den Seiten hat, welche mit den Ecken verbun­ den sind, welche in eine ringförmige Nut (54) passen, wel­ che in dem äußeren Umfang des Kugelkäfigs (5) ausgebildet ist, um das Lagergehäuse (2) und den Kugelkäfig (5) fest zu verbinden.