DE4323670B4

DE4323670B4 - Wälzlager für Linearbewegungen

Info

Publication number: DE4323670B4
Application number: DE19934323670
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Oetjen
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1993-07-15
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: DE4323670A1

Abstract

Wälzlager (1) für Linearbewegungen, bestehend aus einer U-förmigen Führungsschiene (2), deren Schenkel (3) Längsseiten (4) zumindest eines aus einem oberen und unteren Element (6, 7) bestehenden Tragkörpers (5) umschließen, in dessen Innenraum in einer Ebene zwei endlose Reihen (8) von Wälzkörpern (9) angeordnet sind, wobei jede Reihe (8) von Wälzkörpern (9) sich in einem durch das obere und untere Element (6, 7) gebildeten tragenden Führungsabschnitt (10) und einem nichttragenden Rücklaufkanal (11) abwälzt, wobei diese Abschnitte (10, 11) über einen Umlenkabschnitt (20) miteinander verbunden sind und wobei die Wälzkörper (9) im tragenden Führungsabschnitt (10) die jeweilige Längsseite (4) des Tragkörpers (5) überragend, sich an einer am Schenkel (3) ausgebildeten Laufbahn (12) der Führungsschiene (2) abwälzen, wobei der Umlenkabschnitt (20) vom tragenden Führungsabschnitt (10) in den nichttragenden Rücklaufkanal (11) und umgekehrt, sowie ein die Stirnflächen (22) des Tragkörpers (5) verschließendes Kopfstück (21), einteilige Bestandteile des oberen und unteren Elements (6, 7) des...

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager für Linearbewegungen, bestehend aus einer U-förmigen Führungsschiene, deren Schenkel Längsseiten zumindest eines aus einem oberen und unteren Element bestehenden Tragkörpers umschließen, in dessen Innenraum in einer Ebene zwei endlose Reihen von Wälzkörpern angeordnet sind, wobei jede Reihe von Wälzkörpern sich in einem durch das obere und untere Element gebildeten tragenden Führungsabschnitt und einem nichttragenden Rücklaufkanal abwälzt, wobei diese Abschnitte über einen Umlenkabschnitt miteinander verbunden sind und wobei die Wälzkörper im tragenden Führungsabschnitt die jeweilige Längsseite des Tragkörpers überragend, sich an einer am Schenkel ausgebildeten Laufbahn der Führungsschiene abwälzen, wobei der Umlenkabschnitt vom tragenden Führungsabschnitt in den nichttragenden Rücklaufkanal und umgekehrt, sowie ein die Stirnflächen des Tragkörpers verschließendes Kopfstück, einteilige Bestandteile des oberen und unteren Elementes des Tragkörpers sind und das obere und das untere Element aus Blech ausgebildet sind.

Bei einem Wälzlager, welches aus der Druckschrift US 49 27 273 A vorbekannt ist, ist in 1 ebenfalls ein von einer U-förmigen Führungsschiene umschlossener Tragkörper gezeigt, welcher über Wälzkörper an Schenkeln der Führungsschiene linearbeweglich angeordnet ist. Von Nachteil bei diesem Wälzlager ist es, dass aufgrund einer erhöhten Zahl von Einzelteilen der Fertigungs- und Montageaufwand für ein derartiges Lager erhöht ist. So sind beispielsweise separate Kopfstücke vorgesehen und, wie der 3b zu entnehmen ist, auch noch zusätzliche Lagerschienen. Ein Fachmann, welcher bestrebt ist, dieses Lager auf einfache Art und Weise spielfrei oder spieleinstellbar zu gestalten, wird diese Aufgabe nur mit aufwendigen Maßnahmen lösen können. So wird er z. B. vor der Montage eine maßliche Zuordnung, also eine Maßsortierung der Führungsschiene zum Tragkörper vornehmen müssen und in speziellen Fällen die Wälzkörper ebenfalls in diese Sortierung mit einbeziehen. Diese Maßnahmen wirken sich erhöhend auf die gesamten Fertigungskosten aus. Somit besteht auch für einen Anwender, welcher das gattungsgemäße Wälzlager in großen Stückzahlen bezieht und vor Ort selbst montieren will, was für spezielle Anwendungsfälle durchaus denkbar ist, nur eine erschwerte Möglichkeit, lediglich auf Einzelteile des Herstellers zurückzugreifen und diese vor Ort selbst zu montieren.

Aus der Druckschrift US 51 86 545 A ist ein Wälzlager der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem die aus Blech gebildeten Elemente des Tragkörpers großflächig aneinander anliegen und in diesen Bereichen durch geeignete Mittel miteinander verbunden sind. Sie können beispielsweise durch Punktschweißungen aneinander befestigt sein oder, wie 3 zeigt, durch Niete. Eine solche Ausführung ermöglicht es nach der Montage jedoch nicht mehr, das Lagerspiel zu verändern. Eine Spieleinstellbarkeit ist bei diesem Wälzlager somit nicht gegeben.

Die Druckschrift US 49 17 508 A zeigt ein ähnliches Wälzlager, bei dem ebenfalls ein oberes Element und ein unteres Element des Tragkörpers durch Niete fest miteinander verbunden sind, so dass auch dieses Lager mit seinen zwischen den Elementen befindlichen Wälzkörperumläufen nicht spieleinstellbar ist. Zur Lagefixierung der Wälzkörper sind hier umlaufende Kragen der Elemente dargestellt. Wie die Druckschrift Krahn/Nörthemann/Stenger: Konstruktionselemente für Vorrichtungs- und Maschinenbau, Vogel-Buchverlag, Würzburg, 1990, S. 35 zeigt, kann eine solche Kugelhalterung durch Verstemmen gebildet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und das insbesondere einfach aufgebaut ist, aus wenigen Einzelteilen besteht und spieleinstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass in eine Außenmantelfläche des oberen und unteren Elementes sich längserstreckende Sicken eingeprägt sind, wodurch an inneren Flächen der Elemente Vorsprünge geschaffen sind, die im spielfreien Zustand des Wälzlagers aneinanderliegen.

In Ausgestaltung des Anspruchs 1 wird in Anspruch 5 ausgeführt, dass die Wälzkörper eines tragenden Führungsabschnittes in Richtung zum ihm zugeordneten Schenkel der Führungsschiene über zumindest einen sich in Bewegungsrichtung erstreckenden, durch eine Verstemmung eines Randbereiches der Längsseite des Tragkörpers nahe dem tragenden Führungsabschnitt hergestellten Kragen lagefixiert sind. Durch diese Ausbildung liegt ein hinsichtlich seiner Teilezahl und des Fertigungsaufwandes minimiertes Wälzlager vor. Es werden lediglich die zwei aus Blech, vorzugsweise durch Prägen, hergestellten Teile des Tragkörpers mit den Wälzkörpern kombiniert. Der beim Stand der Technik verwendete separate Umlenkabschnitt braucht nicht zusätzlich montiert zu werden, da er Bestandteil oben genannter Blechteile ist. Durch die Blechbauweise ist das erfindungsgemäße Wälzlager hinsichtlich seiner Gesamtmasse minimiert. Durch das Fehlen jeglicher Kunststoffteile ist es auch für Einsatzbereiche unter hohen Temperaturen hervorragend geeignet. Da vorzugsweise rostbeständige Stähle vorgeschlagen sind, eignet sich dieses Lager sehr gut für einen Einsatz im Feuchtraum oder ähnlichem. Durch die hier aufgeführte Bauweise ist dieses Wälzlager stark minia turisierbar und kann eine extrem geringe Bauhöhe aufweisen. Daher ist ein Einsatz beispielsweise in der Computertechnik, Feinmechanik/Optik oder Büromaschinentechnik bzw. im Reinraum vorgesehen. Dadurch, dass die Wälzkörper wegen des Kragens an einem Herausfallen aus der Führungsschiene gehindert sind, sind die Führungsschiene und der Tragkörper getrennt vor Ort beim Anwender montierbar. Bisher beim Stand der Technik vorgesehene Endanschläge entfallen. Es besteht die Möglichkeit, mit Teilabschnitten des Tragkörpers über die Führungsschiene hinauszufahren.

Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4 und werden im folgenden näher beschrieben.

So ist es nach Anspruch 2 vorteilhaft, dass das obere und untere Element des Tragkörpers zur Spieleinstellung des Wälzlagers über flächenverteilte Schraubverbindungen zueinander gehalten sind. Sie können nach Anspruch 2 über eine mittig angeordnete Spannhülse zentriert sein. Wie bereits erwähnt, sind an einer Außenmantelfläche des oberen und unteren Elements sich längserstreckende Sicken vorgesehen, wodurch im Inneren des Tragkörpers Vorsprünge gebildet werden, die im spielfreien Zustand des Wälzlagers aneinanderliegen. Durch die hier aufgeführten Schraubverbindungen kann der Anwender das gewünschte Spiel und die Vorspannung des Wälzlagers vor Ort einstellen; aufwendige Maßnahmen einer Zuordnung der Führungsschiene zum Tragkörper entfallen beim Hersteller. Durch die Wahl des Spiels nimmt der Anwender selbst Einfluss auf die Laufruhe und Leichtgängigkeit des Wälzlagers gemäß der Erfindung. Die Zahl der Schraubverbindungen ist dabei abhängig vom gewünschten Anwendungsfall. Das Lagerspiel ist auf einfache Weise aus dem Lager gedrückt, wenn die Sicken im Inneren des Lagers aneinanderliegen.

Versieht man nach Anspruch 4 die Führungsschiene und/oder die tragenden bzw. nichttragenden Abschnitte mit einer aufgetragenen Verschleißschutzschicht, so ist ein hinsichtlich seiner Lebensdauer erhöhtes Wälzlager geschaffen. Denkbar ist beispielsweise eine Dünnschichtverchromung, jedoch kann auch eine Verfestigung der Oberflächenstruktur durch geeignete Wärmebehandlungsverfahren vorgesehen werden.

Das erfindungsgemäße Wälzlager ist gleichermaßen für Einsatzbereiche vorgesehen, in welchen der Tragkörper in Längsrichtung gesehen über die Führungsschiene hinausfährt, als auch für solche Anwendungsfälle, in denen er mit seinen Wälzkörperreihen innerhalb der Führungsschiene verbleibt. In letzterem Fall könnte auf den Kragen zur Halterung der Wälzkörper der tragenden Kugelreihen verzichtet werden.

Um ein evtl. Spiel auszugleichen, einzustellen oder eine Vorspannung zu realisieren, kann es vorgesehen sein, im Lagerinneren, zwischen den zwei Elementen, Metall- oder Kunststoffedern oder ähnliches einzusetzen. Metallfedern sind insbesondere für höhere Temperaturbereiche geeignet. Für gewöhnliche Einsatzbereiche bieten sich auch elastische Kunststoffelemente wie O-Ringe, elastische Kissen oder ähnliches an.

Zusätzlich zu den hier vorgeschlagenen Sicken sollen auch Sicken mit in den Schutzumfang der Erfindung einbezogen sein, die sich entlang der Längsmittelebene des Tragkörpers erstrecken. Diese Sicken liegen etwas tiefer als die ursprünglich vorgesehenen. Wird nun ein Spiel über die Schraubverbindungen eingestellt, kommen diese Sicken zuerst zur Anlage. Die Schraubverbindung ist gesichert und das evtl. gewünschte Lagerspiel ist realisiert.

Als Wälzkörper im hier vorgestellten Tragkörper sind gleichermaßen Kugeln oder zylindrische Elemente vorgesehen, wobei auch mehrere Ebenen von Wälzkörperreihen denkbar und in den Schutzumfang mit einbezogen sind. Dieser beschränkt sich nicht nur auf die hier beschriebenen Ansprüche. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationen einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel Offenbarten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1 einen vergrößert dargestellten Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Wälzlager und
2 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Tragkörper, um 90° gedreht.
Aus 1 ist ein Wälzlager 1 entnehmbar. Dieses besteht aus einer U-förmigen Führungsschiene 2, deren Schenkel 3 Längsseiten 4 eines Tragkörpers 5 umschließen. Der Tragkörper 5 ist aus Blech hergestellt und aus einem oberen und unteren, in etwa symmetrischen Element 6, 7 zusammengesetzt. Im Innenraum des Tragkörpers 5 sind in einer Ebene zwei endlose Reihen 8 von als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern 9 angeordnet. Durch das obere und untere Element 6, 7 sind Führungsabschnitte 10 und Rücklaufkanäle 11 für die Wälzkörper 9 gebildet. Diese überragen im Führungsabschnitt 10 die jeweilige Längsseite 4 des Tragkörpers 5 in Richtung eines Schenkels 3 und stützen sich dort an einer Laufbahn 12 ab. Die Wälzkörper 9, welche im Führungsabschnitt 10 verlaufen, sind durch einen Kragen 15, welcher durch eine Verstemmung 13 eines Randbereiches 14 der Längsseite 4 des Tragkörpers 5 nahe dem Führungsabschnitt 10 die Wälzkörper 9 teilweise hintergreift, lagefixiert. Zur Spieleinstellung und Erzielung einer Vorspannung im Lager sind die beiden Blechelemente 6, 7 durch Schraubverbindungen 16 gehalten. Eine mittige Spannhülse 17 zur Zentrierung der Blechelemente 6, 7 kann vorgesehen sein. Zur Erhöhung der Lebensdauer des Wälzlagers 1 ist eine Verschleißschutzschicht 18 vorgeschlagen, in diesem Beispiel auf die Laufbahn 19 eines Schenkels 3 der Führungsschiene 2 aufgetragen.
Aus 2 ist eine vergrößerte und um 90° gedrehte Draufsicht auf einen Tragkörper 5 entnehmbar. Durch die angedeuteten unsichtbaren Körperkanten ist zu erkennen, daß ein Umlenkabschnitt 20 von einem tragenden Führungsabschnitt 10 in einen nichttragenden Rücklaufkanal 11 und umgekehrt, sowie das jeweilige Kopfstück 21, einteilige Bestandteile des jeweiligen Elements 6, 7 sind, wobei hier das Element 6 dargestellt ist. Zu erkennen ist auch, daß an einer Außenmantelfläche 23 des oberen und unteren Elements 6, 7 (siehe auch 1) sich längs erstreckende Sicken 24 vorgesehen sind. Durch das Einprägen dieser Sichen 24 werden an der gegenüberliegenden Fläche des jeweiligen Elements 6 bzw. 7 Vorsprünge 24a gebildet, die im Inneren 25 des Tragkörpers 5 im spielfreien Zustand des Wälzlagers 1 aneinanderliegen.

1: Wälzlager
2: Führungsschiene
3: Schenkel
4: Längsseiten
5: Tragkörper
6: Element
7: Element
8: Reihen
9: Wälzkörper
10: Führungsabschnitt
11: Rücklaufkanal
12: Laufbahn
13: Verstemmung
14: Randbereich
15: Kragen
16: Schraubverbindungen
17: Spannhülse
18: Verschleißschutzschicht
19: Laufbahn
20: Umlenkabschnitt
21: Kopfstück
22: Stirnfläche
23: Außenmantelfläche
24: Sicken
24a: Vorsprünge
25: Inneres

Claims

Wälzlager (1) für Linearbewegungen, bestehend aus einer U-förmigen Führungsschiene (2), deren Schenkel (3) Längsseiten (4) zumindest eines aus einem oberen und unteren Element (6, 7) bestehenden Tragkörpers (5) umschließen, in dessen Innenraum in einer Ebene zwei endlose Reihen (8) von Wälzkörpern (9) angeordnet sind, wobei jede Reihe (8) von Wälzkörpern (9) sich in einem durch das obere und untere Element (6, 7) gebildeten tragenden Führungsabschnitt (10) und einem nichttragenden Rücklaufkanal (11) abwälzt, wobei diese Abschnitte (10, 11) über einen Umlenkabschnitt (20) miteinander verbunden sind und wobei die Wälzkörper (9) im tragenden Führungsabschnitt (10) die jeweilige Längsseite (4) des Tragkörpers (5) überragend, sich an einer am Schenkel (3) ausgebildeten Laufbahn (12) der Führungsschiene (2) abwälzen, wobei der Umlenkabschnitt (20) vom tragenden Führungsabschnitt (10) in den nichttragenden Rücklaufkanal (11) und umgekehrt, sowie ein die Stirnflächen (22) des Tragkörpers (5) verschließendes Kopfstück (21), einteilige Bestandteile des oberen und unteren Elements (6, 7) des Tragkörpers (5) sind und das obere und das untere Element (6, 7) aus Blech ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Außenmantelfläche (23) des oberen und unteren Elements (6, 7) sich längserstreckende Sicken (24) eingeprägt sind, wodurch an inneren Flächen der Elemente (6, 7) Vorsprünge (24a) geschaffen sind, die im spielfreien Zustand des Wälzlagers (1) aneinanderliegen.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Spieleinstellung des Wälzlagers (1) das obere und untere Element (6, 7) des Tragkörpers (5) über flächenverteilte Schraubverbindungen (16) zueinander gehalten sind.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das obere und untere Element (6, 7) des Tragkörpers (5) über eine mittig angeordnete Spannhülse (17) zentriert sind.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschiene (2) und/oder die tragenden bzw. nichttragenden Abschnitte (10, 11) mit einer aufgetragenen Verschleißschutzschicht (18) versehen sind.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (9) eines tragenden Führungsabschnittes (10) in Richtung zum ihm zugeordneten Schenkel (3) der Führungsschiene (2) über zumindest einen sich in Bewegungsrichtung erstreckenden, durch eine Verstemmung (13) eines Randbereiches (14) der Längsseite (4) des Tragkörpers (5) nahe dem tragenden Führungsabschnitt (10) hergestellten Kragen (15) lagefixiert sind.