DE69518785T2

DE69518785T2 - Führungsrolleneinheit

Info

Publication number: DE69518785T2
Application number: DE69518785T
Authority: DE
Inventors: Isao Okamoto; Takeki Shirai
Original assignee: Railway Technical Research Institute; THK Co Ltd
Current assignee: Railway Technical Research Institute; THK Co Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 2001-05-10
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: EP0678682A1; US5716139A; DE69518785D1; US5957586A; EP0678682B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Führungsrolleneinheit des Typs mit Roll- bzw. Wälzkontakt für linearen oder gekrümmten, zum Beispiel kreisförmigen Führungsdurchgang, insbesondere von ausgezeichneter Eignung bei der Durchführung von Einstellungen bei Versatz.[0001]
Ein Beispiel einer solchen Führungsrolleneinheit ist in Fig. 22 gezeigt, worin eine Führungsrolleneinheit 100 so angeordnet ist, daß sie einen Tisch 102 relativ zu einer festen Basis 101 führt.[0002]
Die Führungsrolleneinheit 100 ist derart aufgebaut, daß ein bewegliches Element 104 mit U-förmigem Querschnitt mit einem Paar oberer und unterer Trag- oder Stützabschnitte 103 (Anm. des Übersetzers: im folgenden nur noch "Stützabschnitte") versehen ist, die sich in einer lateralen Richtung, d. h. in Längsrichtung des beweglichen Elements, erstrecken, und in dem U-förmigen hohlen Abschnitt des beweglichen Elements 104 angeordnete obere und untere Flächen einer Führungsschiene 105 von den Stützabschnitten durch zwei obere und untere Reihen Kugeln 106 getragen oder gestützt werden. Allgemein ist für eine solche Führungsrolleneinheit eine hohe Steifigkeit erforderlich, und beim Stand der Technik wird eine hohe Steifigkeit in jeder Richtung einschließlich der vertikalen und horizontalen Richtung erzielt, indem eine Vorbelastung auf die Kugeln 106 aufgebracht wird und vorspringende Rippen 107 an den oberen und unteren Seitenflächen der Führungsschiene gebildet werden derart, daß sie davon vorspringen, wodurch die Rippen 107 von den jeweiligen zwei Reihen Kugeln 106 aus deren oberer und unterer Richtung geklemmt werden. Bei dem dargestellten Beispiel wird, um insbesondere die Last in jeder Richtung gleichmäßig zu tragen, ein Berührungswinkel a einer Linie X, die die Berührungspunkte der Kugel 106 mit den beiden Kugelrollrillen in bezug auf eine virtuelle Horizontallinie < H > verbindet, auf 45º eingestellt.[0003]
Die bekannte Führungsrolleneinheit der in Fig. 22 gezeigten Art hat jedoch eine hohe Steifheit, und demgemäß wird, wenn ein Bearbeitungsfehler, beispielsweise ein Winkelfehler θ und ein Dimensionsfehler 4 in horizontaler Richtung, an einer Lagerfläche des beweglichen Elements hervorgerufen ist, eine Verlagerung bzw. ein Versatz (Anm. des Übersetzers: im folgenden wird nur noch der Begriff "Versatz" oder "Versetzung" gebraucht) zwischen der Führungsschiene 105 und dem beweglichen Teil 104 zum Zeitpunkt des Klemmens und Fixierens der Führungsrolleneinheit zwischen dem Tisch und der festen Basis 101 hervorgerufen. Ein solcher Versatz bildet einen Grund dafür, eine zu hohe Kraft auf das bewegliche Teil 104 auszuüben, was zum Anstieg des Gleitwiderstandes und dem Abrieb der Kugeln 106 sowie der Kugel-Rollrillen führt und damit ein Problem schafft.[0004]
Ein solcher Versatz kann vermieden werden, indem man die Arbeitsleistung der jeweiligen Teile der Führungsrolleneinheit erhöht. Diese Verbesserung der Arbeitsleistung hat jedoch Grenzen und verursacht steigende Kosten.[0005]
Im Wege einer Ausweichmöglichkeit kann der Versatz in gewissem Maße verringert werden, indem man die Vorbelastung, die auf die Kugeln 106 aufgebracht wird, verkleinert, aber die hohe Steifigkeit der Führungsrolleneinheit wird entsprechendermaßen verringert. Wie oben erwähnt, steht die Notwendigkeit einer hohen Stützsteifigkeit oder -festigkeit im Gegensatz zur Verringerung des Versatzes der Teile, und daher ist es bei der Konstruktion nach dem Stand der Technik schwierig, beide Erfordernisse für die Realisierung hoher Steifigkeit und geringeren Versatzes zu befriedigen.[0006]
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, im wesentlichen Fehler und Mängel, die man beim vorstehend beschriebenen Stand der Technik antrifft, auszumerzen und eine Führungsrolleneinheit zu schaffen, die den Versatz in horizontaler Richtung aufnehmen kann, während vertikale Steifigkeit der Einheit und ebenso eine zulässige Tragfähigkeit hinsichtlich der Belastung aufrechterhalten werden.[0007]
GB-A-2 139 298 und DE-A-41 32 320 offenbaren eine Führungsrolleneinheit umfassend: ein bewegliches Element, das mit einem Hauptkörperabschnitt und einem Paar Stützabschnitten versehen ist, die sich von lateralen Endabschnitten des Hauptkörperabschnitts erstrecken, um einen ausgesparten Abschnitt zwischen dem Hauptkörperabschnitt und beiden Stützabschnitten zu schaffen, wobei die Stützabschnitte Innenflächen aufweisen, in denen Rollelement-Rollrillen gebildet sind; eine Führungsschiene, die in dem ausgesparten Abschnitt des beweglichen Elements so angeordnet ist, daß Seitenflächen der Führungsschiene jeweils den Innenflächen der Stützabschnitte zugewandt sind, wobei die Seitenflächen der Führungsschiene mit Rollelement-Rollrillen an Abschnitten, die jeweils den Rollelement- Rollrillen in den Stützteilen entsprechen, ausgebildet sind; und eine Anzahl Rollelemente, die so angeordnet sind, daß sie zwischen den entsprechenden Rollrillen der Führungsschiene und den Stützabschnitten des beweglichen Elements wälz- bzw. rollbar sind, so daß jedes der Rollelemente die Rollelement-Rollrillen an zwei Kontaktpunkten (CP) berührt und die Rollelemente die Rollelement-Rollrillen mit einer Vorspannung belasten, wobei das bewegliche Element und die Führungsschiene durch das Rollen der Rollelemente relativ zueinander beweglich sind, wobei jede der Rollelement-Rollrillen im Schnitt eine bogenförmige Form aufweist, die einen Krümmungsradius aufweist, der größer als der des Rollelements ist, und wobei die Kontaktpunkte (CP) entlang der bogenförmigen Form der Rollelement-Rollrille verlagerbar sind.[0008]
Gemäß der Erfindung ist eine solche Einheit dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Einheit in einer Arbeitsposition betrachtet wird, die Rollelement-Rollrillen der Führungsschiene lediglich in den oberen und unteren Seitenflächen der Führungsschiene ausgebildet werden; und dadurch, daß das bewegliche Element eine Last in vertikaler Richtung abstützt.[0009]
In bevorzugten Ausführungsformen ist das Rollelement eine Kugel, und jede der Rollelement-Rollrillen weist eine Tiefe von ungefähr ¹/&sub4; bis ¹/&sub2; des Kugeldurchmessers auf.[0010]
Eine Mehrzahl Rollelement-Rollrillen ist auf mindestens einer der oberen und unteren Seitenflächen der Führungsschiene und mindestens einer entsprechenden Innenfläche der Stützabschnitte des beweglichen Elements ausgebildet.[0011]
Ein anfänglicher Berührungswinkel, gebildet durch eine Linie, die die zwei Kontaktpunkte der Rollelemente mit den Rollelement-Rollrillen verbindet, und eine horizontale Linie, die durch den Mittelpunkt des Rollelements führt, wird auf im wesentlichen 90º gesetzt.[0012]
Eine Mehrzahl Rollelement-Rollrillen ist auf mindestens einer der oberen und unteren Seitenflächen der Führungsschiene und mindestens einer entsprechenden Innenfläche der Stützabschnitte des beweglichen Elements ausgebildet, und ein anfänglicher Berührungswinkel, gebildet durch eine Linie, die die zwei Kontaktpunkte (CP) der Rollelemente in mindestens einer der Mehrzahl der Rollelement-Rollrillen mit dieser Rollelement-Rollrille verbindet, und eine horizontale Linie, die durch einen Mittelpunkt des Rollelements führt, wird so gesetzt, daß er eine Neigung eines vorbestimmten Winkels in bezug auf den Winkel von im wesentlichen 90º hat. Alle Rollelemente, die in der Mehrzahl Rollrillen angeordnet sind, weisen vorzugsweise Berührungswinkel auf, die in der gleichen Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen zueinander geneigt sind.[0013]
Eine Mehrzahl Rollelement-Rollrillen ist auf mindestens einer der oberen und unteren Seitenflächen der Führungsschiene und mindestens einer entsprechenden Innenfläche der Stützabschnitte des beweglichen Elements ausgebildet, und die Rollelemente, die in mindestens einer der Mehrzahl Rollelement-Rollrillen angeordnet sind, sind als röhrenförmige Elemente ausgebildet, und die Rollelement-Rollrille, in der die röhrenförmigen Elemente gerollt werden, ist so ausgebildet, daß sie einen ebenen Rillen-Boden ergibt. Die Rollelement-Rollrillen für die röhrenförmigen Elemente sind vorzugsweise in den Innenflächen der Stützabschnitte ausgebildet, um eine Rillen-Bodenform zu schaffen, die der äußeren Form des röhrenförmigen Elements entspricht, und die Seitenflächen der Führungsschiene für die röhrenförmigen Elemente sind eben ausgebildet. Es sind drei Reihen der Rollelement-Rollrillen gebildet, und eine mittlere ist für die röhrenförmigen Elemente ausgebildet.[0014]
Die Führungsschiene weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und ist in gekrümmter Form gebogen oder weist eine im wesentlichen lineare Form auf.[0015]
Zwischen den einander zugewandten Innenflächen der Stützabschnitte des beweglichen Elements und den Seitenflächen der Führungsschiene sind vorteilhaft Halte- oder Sicherungsmittel angeordnet.[0016]
Die Stützabschnitte können integral mit dem Hauptkörperabschnitt des beweglichen Elements ausgebildet sein. Die Stützabschnitte können unabhängig von dem Hauptkörperabschnitt des beweglichen Elements ausgebildet und daran mittels Bolzen befestigt sein. Die Stützabschnitte können zueinander unterschiedliche Erstreckungslängen aufweisen, und die Anzahl Reihen der Rollelemente der jeweiligen Stützabschnitte sind unterschiedlich voneinander.[0017]
Gemäß Aufbau und Eigenschaften der Führungsrolleneinheit nach der vorliegenden, vorstehend beschriebenen Erfindung wird die vertikale Belastung von den zwischen den - wie in den Darstellungen der Zeichnungen zu sehenden - oberen und unteren Stützabschnitten des beweglichen Teils und der Führungsschiene getragen. Insbesondere kann bei einer Anordnung, bei der der anfängliche Berührungswinkel des Rollelements auf ungefähr 90º eingestellt ist, eine große vertikale Last wirksam getragen werden. Wenn eine horizontale Last aufgebracht wird, werden die Kontaktpunkte des Rollelements gegenüber der Rollelement-Rollrille verlagert, wodurch sich in Reaktion auf den Belastungsausgleich zwischen der vertikalen Belastung und der horizontalen, d. h. lateralen Belastung der Berührungswinkel ändert, wodurch beide Belastungen wirksam aufgenommen werden.[0018]
In bezug auf den Versatz in horizontaler Richtung werden die Kontaktpunkte der Rollelemente entlang der bogenförmigen Form der Rollelement-Rollrille verlagert, wodurch der Versatz absorbiert wird.[0019]
Da die Rollelement-Rollrille im Querschnitt eine bogenförmige Gestalt aufweist, wird die zulässige Belastung durch eine Sinusfunktion mit einem variablen Kontaktwinkel dargestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Kontaktwinkel auf einen Wert nahe 90º eingestellt, um den die Sinusfunktion eine Kurve mit mäßiger Variation zeigt, so daß die zulässige Belastungsvariation aufgrund der Berührungswinkelvariation klein ist.[0020]
Wenn die Tiefe der Rollelement-Rollrille auf einen Wert von annähernd ¹/&sub4; bis ¹/&sub2; des Durchmessers des Wälz- oder Rollelements wie einer Kugel gesetzt wird, berührt die Kugel die Randbereiche der Rille nicht, selbst wenn die Kontaktpunkte verlagert werden, und damit wird eine Randbelastung ausgeschaltet.[0021]
Weiterhin braucht gemäß der vorliegenden Erfindung die Führungsschiene nicht mit einem komplizierten Querschnitt, also nicht mit vorspringenden Rippen, wie sie bei dem herkömmlichen Aufbau vorgesehen sind, ausgebildet zu werden, und die Rollelement-Rollrillen können durch horizontale Schleifarbeit erzeugt werden. Wenn die Führungsschiene mit gekrümmter Form ausgebildet wird, kann sie so gebildet werden, daß sie eine einfache rechtwinklige Form aufweist, so daß sie einheitlich gekrümmt wird.[0022]
Im Falle des Berührungs- oder (Anm. d. Ü.: im folgenden meist auch:) Kontaktwinkels von 90º werden die Kontaktpunkte durch Aufbringung der horizontalen Belastung verlagert, und die Änderung der Kontaktpunkte kann sofort durch Ändern des anfänglichen Kontaktwinkels entsprechend der aufzubringenden Last absorbiert werden. Der Kontaktwinkel kann auf einen gewünschten Wert geändert werden, indem man eine horizontale Last vorbestimmter Größe aufbringt, und beispielsweise kann die horizontale Last aufgenommen werden, indem man den Kontaktwinkel auf beispielsweise 30º oder 45º entsprechend der aufzubringenden Last setzt. In einem solchen Fall kann, da die Kontaktpunkte des Rollelements mit der Rollelement-Rollrille verlagerbar sind, der Versatz wirksam aufgenommen werden.[0023]
Beschaffenheit und weitere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgende Beschreibung deutlicher gemacht werden.[0024]
Zu den beifolgenden Zeichnungen:[0025]
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Führungsrolleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, worin Fig. 1A eine Querschnittsansicht der Führungseinheit, Fig. 1B eine den Berührungszustand einer Kugel mit einer Kugelrollrille der Fig. 1A zeigende Ansicht in vergrößertem Maßstab und Fig. 1C eine der Fig. 1B ähnliche Ansicht ist, aber zu einem Zeitpunkt, wenn auf die Kugel, wie gezeigt, sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung Belastungen aufgebracht werden;
Fig. 2 umfaßt Fig. 2A, 2B und 2C, worin Fig. 2A eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Führungsschiene der Führungseinheit in Fig. 1A, Fig. 2B eine teilweise weggebrochene Seitenansicht der Fig. 2A und Fig. 2C eine Teil-Schnittansicht ist, die eine zusammengebaute Anordnung einer Halteeinrichtung zeigt;
Fig. 3 ist eine Darstellung eines Stützabschnitts für ein Eisenbahn-Wälz- oder Rollenlager, auf das die Führungsrolleneinheit der vorliegenden Erfindung anwendbar ist;
Fig. 4 umfaßt Fig. 4A und 4B, worin Fig. 4A die Darstellung eines gesamten Eisenbahn-Rollenlagers ist, auf das die Führungsrolleneinheit der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, und Fig. 4B eine vergrößerte Ansicht der Führungsrolleneinheit der Fig. 4A ist;
Fig. 5 umfaßt Fig. 5A, 5B und 5C, worin Fig. 5A eine einen Bewegungszustand eines Berührungspunktes der Kugel an der Kugel-Rollrille zeigende Ansicht, Fig. 5B eine Sinusfunktion-Kurve mit variablem Kontaktwinkel der Kugel und Fig. 5C eine Ansicht in vergrößertem Maßstab an einem Punkt nahe dem Kontaktwinkel von 90º der Fig. 5B ist;
Fig. 6 umfaßt Fig. 6A bis 6H zur Erläuterung der Schritte zum Absorbieren einer Versetzung/Fehlausrichtung mittels der Führungsrolleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung in dieser Reihenfolge:
Fig. 7 umfaßt Fig. 7A bis 7C, die die Strukturen anderer Ausführungsformen der Führungsrolleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Führungsrolleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, worin Fig. 8A eine Seitenansicht davon ist und Fig. 8B bis 8E verschiedene Arten von Rollen- bzw. Wälzkörpern zeigen;
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform einer Führungsrolleneinheit der linearen Führungsart gemäß der vorliegenden Erfindung, worin Fig. 9A eine Seitenansicht der Führungsrolleneinheit vom linearen Führungstyp und Fig. 9B eine perspektivische Ansicht einer Führungsschiene ist, auf der die Führungseinheit der Fig. 9A gelagert werden kann;
Fig. 10 ist eine Schnittansicht eines Teilabschnitts einer anderen Ausführungsform der Führungsrolleneinheit, worin eine Stützstruktur als separates Teil aufgebaut ist;
Fig. 11 ist eine schematische Ansicht, die die Stützstruktur eines beweglichen Teils zeigt, das die Stützsteifigkeit/-festigkeit sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung durch Verwendung der Führungsrolleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung erhöhen kann;
Fig. 12 ist eine schematische Ansicht der Führungsrolleneinheit, die ein Beispiel einer Tandem-Kontaktstruktur darstellt;
Fig. 13 ist eine schematische Ansicht ähnlich der der Fig. 12, die ein weiteres Beispiel der Tandem-Kontaktstruktur darstellt;
Fig. 14 ist eine schematische Ansicht der Führungsrolleneinheit, die ein Beispiel einer Verbund-Kontaktstruktur vom DF-Typ darstellt;
Fig. 15 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel der Verbund-Kontaktstruktur des DF-Typs darstellt;
Fig. 16 ist eine schematische Ansicht der Führungsrolleneinheit, die ein Beispiel einer Verbund-Kontaktstruktur des DB-Typs darstellt;
Fig. 17 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel der Verbund-Kontaktstruktur des DB-Typs darstellt;
Fig. 18 ist eine schematische Ansicht der Führungsrolleneinheit, die ein Beispiel einer Verbund-Kontaktstruktur sowohl des DF-Typs als auch des DB-Typs darstellt;
Fig. 19 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel der Verbund-Kontaktstruktur sowohl des DF-Typs als auch des DB-Typs darstellt;
Fig. 20 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel der Kontaktstruktur darstellt;
Fig. 21 ist eine schematische Ansicht, die ein noch anderes Beispiel der Kontaktstruktur zeigt; und
Fig. 22 ist eine Querschnittsansicht einer Tisch-Bewegungsvorrichtung unter Verwendung einer Führungsrolleneinheit herkömmlichen Aufbaus.
[0026] Es ist als erstes zu bemerken, daß die Ausdrücke "obere(r)" und "untere(r)", wie sie für die folgenden jeweiligen Ausführungsformen oder Beispiele verwendet werden, unter Bezugnahme auf die entsprechenden Darstellungen der beifolgenden Zeichnungen verwendet werden.
[0027] Fig. 1 und 2 stellen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, und diese Ausführungsform wird bevorzugt im folgenden unter Bezugnahme auf ein Beispiel einer Führungsrolleneinheit zum Führen auf einer gekrümmten Linie eines Pendeltyp-Fahrzeugs wie (im Falle der Verwendung) eines Eisenbahn-Wälzlagers, wie dies in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, beschrieben wird.
[0028] Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, ist die Führungsrolleneinheit 1 eine solche, die für die Kurvenführung für einen Fahrzeugkörper wie ein Eisenbahn-Rollen- oder Wälzlager verwendbar ist, und ein Paar solcher Führungsrolleneinheiten 1,1 ist einander gegenüberliegend zum schwingenden Abstützen des Fahrzeugkörpers 3 auf bzw. an einem Fahrgestell angeordnet. Jede der Führungsrolleneinheiten 1 umfaßt, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, eine Führungsschiene 4 und ein bewegliches Teil 6, das mit der Führungsschiene 4 so zusammengebaut ist, daß das bewegliche Teil 6 entlang der Führungsschiene 4 durch Rollen- oder Wälzteile 5 bewegbar ist, die eine sphärische äußere Gestalt wie Kugeln haben.
[0029] Die Führungsschiene 4 hat, wie in Fig. 2A gezeigt, im Schnitt rechtwinklige Form und ist in bogenförmige Gestalt gebogen, so daß sie einen vorbestimmten Krümmungsradius bereitstellt. Die Führungsschiene 4 hat obere und untere (wie zu sehen) Seitenflächen, an denen über die gesamte Länge Kugel-Rollrillen 7 ausgebildet sind. Die Kugel-Rollrillen 7 sind in dem dargestellten Beispiel in drei Reihen an den oberen und unteren Seiten ausgebildet, wie dies in Fig. 2A gezeigt ist. Es können auch eine einzelne oder mehr als drei Reihen Kugel-Rollrillen ausgebildet werden, so daß keine Beschränkung auf solch eine drei-reihige Anordnung besteht.
[0030] Jede der Kugel-Rollrillen 7 hat einen bogenförmigen Querschnitt mit einem Krümmungsradius, der größer als der der Kugel 5 ist, und sie hat eine Tiefe von ungefähr ¹/&sub4; bis 1/z des Durchmessers der Kugel 5.
[0031] Das bewegliche Teil 6 ist aus einem Blockelement geformt, das mit einem Paar Stützabschnitten 61 und 62 versehen ist, die sich seitlich im wesentlich rechtwinklig von einem zentralen Abschnitt derselben erstrecken, so daß im ganzen ein -förmiger Querschnitt gebildet wird, und das bewegliche Teil 6 ist, wie in Fig. 1A gezeigt, mit der Führungsschiene 4 so zusammengefügt, daß die Stützabschnitte 61 und 62 sowohl an der oberen als auch der unteren Seite der Führungsschiene darauf bewegbar angeordnet sind. Jeder der Stützabschnitte 61 und 62 ist mit Kugel-Rollrillen 8, und zwar hinsichtlich Position und Anzahl entsprechend den Kugel-Rollrillen 7, die auf der Führungsschiene 4 gebildet sind, ausgebildet. Jede der Kugel-Rollrillen 8 hat ebenfalls einen bogenförmigen Querschnitt mit einem Krümmungsradius, der größer als der der Kugel 5 ist, und einer Tiefe von ungefähr ¹/&sub4; bis ¹/&sub2; des Durchmessers der Kugel 5.
[0032] Im zusammengesetzten Zustand sind die Kugeln 5 zwischen diesen Kugel-Rollrillen 7 und 8 jeweils so angeordnet, daß, wie in Fig. 1B oder 1C gezeigt, an zwei Punkten CP Kontakt besteht, und zwar nahe deren Böden, und der Winkel α, der von einer diese beiden Kontaktpunkte CP verbindenden Linie und einer virtuellen horizontalen Linie gebildet wird, ist auf annähernd 90º gesetzt. Demgemäß sind die Kontaktpunkte CP der Kugel 5 zweiseitig verlagerbar, wobei die Lage des Kontaktwinkels α von 90º die Mitte dieser Verlagerung bzw. dieses Versatzes bildet.
[0033] Wie in Fig. 1A und 2B gezeigt, umfaßt das bewegliche Teil 6 einen Hauptkörper 10, der die Stützabschnitte 61 und 62 aufweist, und Seitenabdeckungen 12, die an den vorderen und hinteren Endabschnitten des Hauptkörpers 10 angebracht sind. Der Hauptkörper 10 des beweglichen Teils ist mit Umkehrdurchgängen 9 in einem unbelasteten Bereich zum Zwecke des Zirkulierens der Kugeln zusätzlich zu den Kugel-Rollrillen 8, 8 versehen, und jede der Seitenabdeckungen 12 ist mit einem Kugel-Umkehrdurchgang 11 zum Ändern der Kugel- Rollrichtung ausgebildet.
[0034] Wie in Fig. 1A gezeigt, ist die linke Seitenfläche des beweglichen Teils 6 als Lagerfläche 13 ausgebildet, an der Gewindebohrungen 14 für Befestigungsbolzen ausgebildet sind. Wie in Fig. 1 zu sehen, ist die rechte Seitenfläche der Führungsschiene 4 als Lagerfläche 16 ausgebildet, die mittels nicht gezeigter Bolzen befestigt ist. Dichtungsteile 15 sind in den Schlitzen zwischen den Innenseitenflächen der oberen und unteren Stützabschnitte 61 und 62 des beweglichen Teils und den oberen und unteren Seitenflächen der Führungsschiene 4 angeordnet, und ebenso sind Halte- oder Sicherungsmittel 24 zum Halten der Kugeln 5 zwischen diesen Schlitzen, wie in Fig. 2C gezeigt, angeordnet.
[0035] Auf die Kugeln 5 wird durch ein geeignetes Mittel eine Vorlast aufgebracht.
[0036] In der Führungsrolleneinheit des oben beschriebenen Aufbaus wird die in vertikaler Richtung bei Betrachtung der Fig. 1B aufgebrachte Last Fa von den drei Reihen Kugeln 5, die den anfänglichen Kontaktwinkel von 90º haben, getragen. Andererseits haben die Kugeln 5, wenn eine Last Fb aus horizontaler Richtung von ihnen aufgenommen wird, den versetzten Kontaktwinkel α', bei dem die die Kontaktpunkte CP der Kugeln mit den Kugel-Rollrillen 7 und 8 verbindende Linie X' im wesentlichen mit der Richtung des resultierenden Vektors F der vertikalen Last Fa und der horizontalen Last Fb übereinstimmt. Auf diese Weise werden die vertikalen und horizontalen Lasten auf die Kugeln bei dem versetzten Kontaktwinkel α' aufgebracht.
[0037] Bei dieser Ausführungsform ist die Änderung der zulässigen Belastung, da die Kugel-Rollrillen 7 und 8 so gebildet sind, daß sie bogenförmige Querschnitte aufweisen, und der Kugel-Kontaktwinkel α auf annähernd 90º gesetzt ist, klein, und zwar selbst dann, wenn der Kontaktwinkel α geändert wird.
[0038] Mit anderen Worten kann die zulässige Last wie folgt ausgedrückt werden:
Co = f(Da · z · i · sin α)
Da: Durchmesser der Kugel
z: Anzahl der Kugeln
i: Anzahl der Kugelreihen
α: Kontaktwinkel (90º im senkrechten Fall)
[0039] Wie in Fig. 5B gezeigt, wird die zulässige Last als Sinusfunktion ausgedrückt. Wie in Fig. 5C gezeigt, variiert die Sinuskurve in einem Bereich nahe 90º schwach, und der Sinuswert beträgt 1 beim Kontaktwinkel α = 90º; 0,998 bei 87º; 0,996 bei 85º; und 0,992 noch bei 83º. Das bedeutet, daß selbst dann, wenn der Kontaktwinkel im Bereich von 90º um ± 7º variiert, das Verringerungsverhältnis der zulässigen Last weniger als 1% beträgt, was sehr gering ist, und selbstverständlich kann die Verlagerung des zulässigen Kontaktwinkels in geeigneter Weise und genau ausgewählt werden.
[0040] Zusätzlich berührt, da die Tiefe h der Kugel-Rollrillen 7 und 8 wie zuvor erwähnt tief ausgestaltet ist, die Kugel nicht den Rand E der Kugel-Rollrille 7, wie man dies in Fig. 5A erkennt, und zwar auch dann nicht, wenn die Kontaktpunkte CP versetzt sind, wodurch verhindert wird, daß der Rand eine Belastung auf die Träger ausübt. Die Tiefe h der Rille wird in Anbetracht der Randbelastung bestimmt, aber bevorzugtermaßen wird die Tiefe h auf ungefähr ¹/&sub4; bis ¹/&sub2; des Durchmessers der Kugel 5 festgelegt.
[0041] Der gemäß der vorliegenden Erfindung absorbierte Versatz entspricht im wesentlichen dem Versatz der Führungsschiene und des beweglichen Teils in horizontaler Richtung, und es ist möglich, die folgenden, in Fig. 6 gezeigten Versetzungen zu absorbieren: (1) Versatz in Drehrichtung un die Mittelachse der Führungsschiene. 4 (MC-Richtung in Fig. 6A); Versatz in Drehrichtung, der die vorderen und hinteren Endabschnitte des beweglichen Teils 6 umgekehrt ändert (MA-Richtung in Fig. 6C); und Versatz in der das bewegliche Teil 6 in horizontaler Richtung verlagernden Richtung (Z-Richtung in Fig. 6B).
[0042] Die obigen Versetzungen werden beispielsweise durch Bearbeitungsfehler der Lagerfläche des beweglichen Teils, wie in Fig. 3 gezeigt, und einen Winkelfehler θ oder einen Dimensionsfehler Δ in horizontaler Richtung verursacht. Zusätzlich können auch Fehler im Grad der Parallelität der zweiseitigen Führungsschienen 44 und ein übermäßiges Klemmen des Befestigungsbolzeu Versetzungen verursachen.
[0043] Fig. 6D bis 611 steilen die Änderung der Kontaktwinkel bei der Absorption der Versetzungen dar. Fig. 6D stellt eine Lage dar, in der der anfängliche Kontaktwinkel von 90º der zunächst gesetzte Bezugswert ist, Fig. 6E und 6F stellen eine Lage dar, in der der Versatz in der MC-Richtung absorbiert und der Kontaktwinkel in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung versetzt wird, und Fig. 6G und 6H stellen eine Position dar, in der der Versatz in Z-Richtung absorbiert und der Kontaktwinkel in einer Richtung entgegengesetzt zur ersten Verlagerungsrichtung verlagert wird.
[0044] Indessen werden, wenn die Versetzung in MC-Richtung absorbiert ist, die vorderen und hinteren Endabschnitte des beweglichen Teils 6 in horizontaler Richtung entgegengesetzt zueinander verlagert, und die Kontaktwinkel der an den vorderen und hinteren Endabschnitten des beweglichen Teils 6 positionierten Kugeln 5 werden in zueinander entgegengesetzten Richtungen, wie dies in Fig. 6G und 6H gezeigt ist, verlagert.
[0045] Wie vorstehend erörtert, ist es, da der Kontaktwinkel anfänglich auf ungefähr 90º gesetzt ist, nicht - wie bei der herkömmlichen Technik - notwendig, daß die Führungsschiene mit einer komplizierten Struktur mit einem Vorsprung ausgebildet wird, und da die Kugel- Rollrille 7 mit horizontaler Schleiftechnik geschliffen werden kann, kann die Führungsschiene leicht hergestellt werden. In dem Fall, in dem eine Mehrzahl Kugel-Rollrillen 7 ausgebildet werden, können diese hochgenau und wirtschaftlich hinsichtlich des Abstandes zwischen benachbarten Rillen hergestellt werden. Weiterhin können, da die Schleiftoleranz über die gesamte Länge der Führungsschiene konstant ist und daher leicht gemessen werden kann, die Kugel-Rollrillen 7 so ausgearbeitet werden, daß sie eine glatte Abschlußfläche bei hoher Leistung ergeben.
[0046] Insbesondere kann, wenn die Führungsschiene 4 zur Bereitstellung einer gekrümmtlinigen Form ausgebildet wird, aufgrund der Tatsache, daß es nicht nötig ist, die Führungsschiene mit der vorspringenden Rippe 107 auszubilden, und da die Führungsschiene mit einer einfachen rechtwinkligen Form hergestellt wird, eine plastische Verformung beim Biegen einheitlich mit im wesentlichen keinerlei Aufwölbung fortschreiten, wodurch sich eine einfache Herstellung ergibt, und dementsprechend kann die Schleiftoleranz bei der Finish- Bearbeitung minimal sein oder unterdrückt werden, was hinsichtlich der Produktion recht effektiv ist.
[0047] Fig. 7 zeigt weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
[0048] Fig. 7A zeigt eine Ausführungsform, bei der die obere Endfläche 17 des beweglichen Teils 6 und die untere Endfläche 18 der Führungsschiene als Lagerflächen des beweglichen Teils bzw. der Führungsschine 4 gebildet sind, und diese Teile sind jeweils mittels einzelner Befestigungsbolzen 19 in - wie gezeigt - vertikaler Richtung befestigt. Bei dem Aufbau der Fig. 7B werden jeweils zwei Befestigungsbolzen 19 für das bewegliche Teil 6 bzw. die Führungsschiene 4 verwendet. Bei der Ausführungsform der Fig. 7C werden für das bewegliche 6 zwei Führungsbolzen 19 und für die Führungsschiene 4 ein einzelner Führungsbolzen 19 verwendet. Die Zahl der Reihen der Kugeln 5 ist zwischen oberer Seitenfläche und unterer Seitenfläche der Führungsschiene verschieden, und in der dargestellten Ausführungsform sind drei Kugelreihen an der oberen Seitenfläche der Führungsschiene 4 und zwei Kugelreihen an der unteren Seitenfläche davon ausgebildet.
[0049] Fig. 9 stellt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die eine im wesentlichen mit der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform identische Grundstruktur aufweist und sich davon nur darin unterscheidet, daß die Kugeln, die entlang der zentralen Kugel-Rollrille 7 in Fig. 1 rollen, durch zylindrische Rollen oder Walzen 20 ersetzt sind, die entlang einer Rollrille 21 laufen.
[0050] In Übereinstimmung mit diesem strukturellen Unterschied ist die Rollen-Rollrille 2A für die Rollen 20 (Anm.: im folgenden "Walzen") an den innenseitigen Flächen der Stützabschnitte 61 und 62 des beweglichen Teils so ausgebildet, daß ein rechtwinkliger Querschnitt geschaffen wird, der der Form der zylindrischen Walze 20 entspricht. Der Boden der Rille 21 ist entsprechend eben hergestellt. Andererseits ist an den oberen und unteren Seitenflächen der Führungsschiene 4 keine Walzen-Rollrille für die Walzen 20 ausgebildet, und die oberen und unteren Flächen derselben werden direkt als Walzen-Rollfläche so, wie sie sind, verwendet.
[0051] Gemäß diesem Aufbau der Ausführungsform der Fig. 8 können sich die Walzen 20 in horizontaler Richtung entlang der oberen und unteren Seitenflächen der Führungsschiene 4 bewegen, und daher kann die Versetzung in horizontaler Richtung durch die Ausführungsform der Fig. 8 absorbiert werden. Darüber hinaus kann gemäß dieser Ausführungsform der Fig. 8 eine größere Last in vertikaler Richtung im Vergleich zu der Struktur der Ausführungsform der Fig. 1 getragen werden, wodurch sie vorteilhafter ist.
[0052] Weiterhin können die Versetzungen in horizontaler (Z) Richtung und in der MA- Richtung der in Fig. 6B und 6C gezeigten Art in der gleichen Weise absorbiert werden, wie dies unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der Fig. 1 beschrieben ist, und der Versatz der in Fig. 6A gezeigten MC-Richtung stellt kein Problem dar, da die Walzen am zentralen Abschnitt der Führungsschienenseitenfläche angeordnet sind und die Verlagerung der Walze 20 daher im Vergleich zu den zweiseitigen Seitenflächen klein ist.
[0053] Da gewisse Befürchtungen bestehen können, daß eine Randbelastung am Endabschnitt der Walze 20 verursacht wird, nimmt man jedoch an dem Randabschnitt 21, wie in Fig. 8C gezeigt, eine Behandlung durch Balligdrehen vor, oder es können tonnenförmige Rollen oder Walzen, die im Schnitt einen wie in Fig. 8D gezeigten bauchigen Mittelabschnitt haben, verwendet werden, je nachdem, wie es die Umstände erfordern. Wenn tonnenförmige Walzen 22 verwendet werden, wird es nötig, die Walzen-Rollrille so auszubilden, daß ein bogenförmiger Querschnitt geschaffen wird, der einen Krümmungsradius größer als den der Tonnenwalze 20 aufweist.
[0054] Bei einer Abwandlungsform sind die tonnenförmigen Walzen 20 sphärische, teilweise abgeschnittene bzw. abgeschliffene Walzen 23, wie dies in Fig. 8E gezeigt ist, und sie können anstelle der Kugelrollen 5 verwendet werden.
[0055] Bei der vorangehenden Beschreibung wurden Ausführungsformen für eine gebogenen Linienführung-Struktur vorgesehen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf einen solchen bogenförmigen Linienführungsaufbau nicht beschränkt, sondern sie kann so, wie sie ist, auf Führungsrolleneinheiten 1A für den in Fig. 9 gezeigten linearen Führungsaufbau verwendet werden. Mit anderen Worten wird im Vergleich zu der bogenförmigen Linienführungsstruktur die bogenförmige Führungsschiene 4 durch eine lineare Führungsschiene 4A ersetzt, und die jeweiligen Kugel-Rollrillen 7 werden linear ausgebildet, so daß sie mit der linearen Führungsschiene 4A übereinstimmen, wenn der übrige Aufbau der gleiche wie der der früheren Ausführungsform ist.
[0056] Weiterhin sind in der zuerst beschriebenen Ausführungsform die Stützabschnitte 61 und 62 integral mit dem Zentralabschnitt des beweglichen Teiles 6 ausgebildet, aber diese Abschnitte können auch, wie z. B. in Fig. 10 gezeigt, unabhängig ausgebildet sein. Das heißt, daß der Stützabschnitt 61 an dem Hauptkörper 63 (Fig. 10) des beweglichen Teiles 6 durch Befestigungsmittel 64 wie einen Bolzen befestigt ist. Beide oder irgendeiner dieser Abschnitte können/kann unabhängig von dem Hauptkörper 63 des beweglichen Teils 6 gebildet werden.
[0057] Bei der vorliegenden Erfindung ist der horizontale Spalt zwischen der Kugel und den Kugel-Rollrillen zum Absorbieren des Versatzes der Kugel ausgebildet. Dieser Spalt kann jedoch durch Aufbringen einer horizontalen Vorbelastung eliminiert werden, und bei einer solchen Anordnung erhöht sich die horizontale Stützfestigkeit.
[0058] Fig. 11 zeigt ein Beispiel, bei dem die horizontale Stützfestigkeit erhöht wird.
[0059] Unter Bezugnahme auf das Beispiel der Fig. 11 ist ein bewegbarer Tisch durch ein Paar einander gegenüberliegender Führungsrolleneinheiten 1, 1 bewegbar von einem festen Tisch 30 gestützt, und der bewegbare Tisch 31 ist mit Randeinfassungs- oder Schürzenabschnitten 32 und 33 als Stützabschnitten ausgebildet, die sich, wie zu sehen, von beiden der beidseitigen Enden nach unten erstrecken. Die paarweise vorgesehenen Führungsrolleneinheiten 1, 1 sind zwischen den inneren Flächen der Schürzenabschnitte 32 und 33 und den äußeren Seitenflächen des festen Tisches 30 angebracht.
[0060] Um auf den in Fig. 11A gezeigten Aufbau eine Vorlast aufzubringen, kann in einem Beispiel ein Vorlast-Einstellbolzen 34 beispielsweise an einem der Schürzenabschnitte 32 angeschraubt sein, wodurch die Seitenfläche einer der Führungsrolleneinheiten 1 gegen die an dem festen Tisch 30 befestigte Führungsschiene 4 gedrückt wird, wodurch der horizontale Spalt zwischen den Kugeln 5 und den Kugel-Rollrillen 7 und 8 eliminiert und die horizontale Vorlast in einem in Fig. 11B gezeigten Zustand aufgebracht wird. Bei einer Abwandlungsform kann beispielsweise ein nicht gezeigtes, sich verjüngendes Keilteil zwangsweise in den Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen des Schürzenabschnittes 32 und des beweglichen Teils 6 der Führungsrolleneinheit eingeführt werden, wodurch dann die die horizontale Vorlast aufgebracht wird.
[0061] Das heißt, wenn eines der beweglichen Teile 6 der Führungsrolleneinheiten 1 durch einen der Schürzenabschnitte 32 des bewegbaren Tisches 31 beispielsweise durch den Vorlast-Einstellbolzen 34 druckbeaufschlagt wird, so wird eine Reaktionskraft der Druckkraft auf den anderen Schürzenabschnitt 33 durch den bewegbaren Tisch 31 übertragen, und dann wird das andere bewegliche Teil 6 der anderen Führungsrolleneinheit 1 gegen die an dem festen Tisch 30 befestigte Führungsschiene 4 durch den anderen Schürzenabschnitt 33 gedrückt. Durch diesen Vorgang des Vorlastaufbringens werden in der Darstellung der Fig. 11A die Kontaktwinkel α der oberen und unteren Kugeln in der rechten Führungsrolleneinheit 1 so verlagert, daß die obere Kugel 5R1 im Uhrzeigersinn aus der Position des anfänglichen Kontaktwinkels 90 gedreht wird, und die untere Kugel 5R2 wird davon entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Andererseits werden die Kontaktwinkel α der oberen und unteren Kugeln in der linken Führungsrolleneinheit 1 ebenfalls so verlagert, daß die obere Kugel 5L1 entgegen dem Uhrzeigersinn aus der Position des anfänglichen Kontaktwinkels 90º und die untere Kugel 5L2 im Uhrzeigersinn daraus gedreht werden. Auf diese Art und Weise kann der horizontale Spalt zwischen den jeweiligen Kugeln 5 und den Kugel-Rollrillen 7, 8 eliminiert werden.
[0062] Unterstellt man, daß Linien, die die Berührungspunkte der jeweiligen Kugeln 5R1, 5R2, 5L1 und 5L2 und die Kugel-Rollrillen 7 und 8, in denen diese Kugeln angeordnet sind, Kontaktwinkellinien XR1, XR2, XL1 und XL2 bilden, so sind obere und untere Kontaktwinkellinien in den rechten und linken Führungsrollen 1, 1 nach außen in bezug auf die Führungseinheiten geneigt, wie dies in Fig. 11A gezeigt ist.
[0063] Gemäß der Anordnung der Kugelkontakwinkel kann die Stützsteifheit in vertikaler Richtung ebenso wie die in horizontaler Richtung verbessert werden.
[0064] Deshalb kann gemäß der Führungsrolleneinheit der vorliegenden Erfindung die Stützstruktur mit verbesserter Lastaufnahme-Funktion in vertikaler und horizontaler Richtung, d. h. in jeder Richtung, ebenso realisiert werden, wie man die Funktion der Absorption von Versetzungen erreicht.
[0065] Fig. 12 bis 21 stellen verschiedene Beispiele dar, die jeweils eine solche Kontaktwinkelstruktur, wie sie vorstehend erwähnt wurde, mit einer Mehrzahl Kugelreihen aufweist, typischerweise drei Kugelreihen oben und unten.
[0066] Fig. 12 zeigt ein Beispiel der Tandem-Art, das die jeweiligen oberen und unteren drei Reihen, also insgesamt sechs Reihen Kugeln und Kontaktwinkel in gleichen Richtungen wie im Beispiel der Fig. 11 aufweist.
[0067] Das heißt, daß wie in Fig. 3 ein Fahrzeugkörper 203 bewegbar von einem Traggestell 202 über ein Paar Führungsrolleneinheiten 201, 202 gestützt wird. Die paarweisen Führungsrolleneinheiten 201, 201 haben Führungsschienen 204, 204, die einander an der inneren Fahrzeugkörperseite zugewandt sind, und bewegliche Teile 206, 206, die einander an der äußeren Seite davon gegenüberliegen, so daß die inneren Seitenflächen der Führungsschienen 204, 204 an der Lagerfläche des Fahrzeugkörpers befestigt sind und die Außenseitenflächen sowie die unteren Flächen der beweglichen Teile 206, 206 an abgesetzten Lagerabschnitten 202A, 202A, die an dem Fahrgestell 202 ausgebildet sind, befestigt sind.
[0068] Jeder der abgesetzten Abschnitte 202A, 202A hat einen L-förmigen Querschnitt mit horizontaler Lagerfläche 218, an der die untere Seitenfläche des beweglichen Teils 206 befestigt ist, und eine senkrechte Lagerfläche 213, an der die äußere Seitenfläche des beweglichen Teiles 206 befestigt ist.
[0069] Jedes der beweglichen Teile 206, 206 hat im wesentlichen einen -förmigen Querschnitt mit einem Paar oberer und unterer Stützabschnitte 261 und 262, die sich, wie in Fig. 12 gezeigt, in horizontaler Richtung erstrecken, und jede der Führungsschienen 204, 204 mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ist in einen -förmigen ausgesparten Abschnitt des entsprechenden beweglichen Teils 206 in horizontaler Richtung eingepaßt.
[0070] Die Kugeln als Wälz- oder Rollelemente in jeweils drei Reihen sind rollbar zwischen einander zugewandten Oberflächen der oberen und unteren Stützabschnitte 261 und 262 und den Führungsschienen 204, 204 angeordnet. Geht man davon aus, daß die oberen und unteren drei Kugelreihen jeweils als obere erste, zweite und dritte Kugeln 5A1, 5A2 und 5A3 und untere erste, zweite und dritte Kugeln 5B1, 5B2 und 5B3 von der inneren Seite zur äußeren Seite - wie in der Darstellung der Fig. 12 - bezeichnet werden, so haben diese oberen und unteren Kugeln gleiche Durchmesser und sind linear symmetrisch im Hinblick auf eine horizontale Achse H angeordnet, die durch den Mittelpunkt der Führungsschienen 204, 204 verläuft.
[0071] Die oberen ersten, zweiten und dritten Kugeln 5A1, 5A2 und 5A3 und die unteren ersten, zweiten und dritten Kugeln 5B1, 5B2 und 5B3 sind rollbar zwischen oberen ersten, zweiten und dritten Kugel-Rollrillen 207A1, 208A1; 207A2, 208A2; 207A3, 208A3 und unteren ersten, zweiten und dritten Kugel-Rollrillen 207B1, 208B1; 207B2, 208B2; 207B3, 208B3 der oberen und unteren Stützabschnitte 261, 262 des beweglichen Teils 206 sowie der entsprechenden oberen und unteren Seitenflächen der Führungsschienen 204 angeordnet.
[0072] In einem solchen Beispiel eines Aufbaus der Tandem-Art sind die oberen ersten, zweiten und dritten Kugel-Rollrillen 207A1, 208A1; 207A2, 208A2; 207A3, 208A3 an dem oberen Stützabschnitt 261 und der oberen Seitenfläche der Führungsschiene 204 so ausgebildet, daß sie die gleichen Phasen und Abstände wie die der unteren ersten, zweiten und dritten Kugel-Rollrillen 207B1, 208B1; 207B2, 208B2, 207B3, 208B3 bereitstellen, die in dem unterem Stützabschnitt 262 und der unteren Seitenfläche der Führungsschiene 204 ausgebildet sind. Bei einer freien Anordnung der Kugeln sind die anfänglichen Kontaktwinkel der oberen ersten, zweiten und dritten Kugeln 5A1, 5A2 und 5A3 und der unteren ersten, zweiten und dritten Kugeln 5B1, 5B2 und 5B3 im wesentlichen zu 90º vorgesehen.
[0073] In dem dargestellten Beispiel wird die äußere Seitenfläche des beweglichen Teils 206 einer der Führungsrolleneinheiten 201 gegen die Führungsschiene 204 gedrückt, die an der Fahrzeugkörperseite mittels eines Vorlast-Einstellbolzens, wie er in Fig. 8 gezeigt ist, gelagert ist, oder unter Benutzung eines sich verjüngenden Keilgliedes, um dadurch den horizontalen Spalt zwischen den Kugeln 5A1 ..., 5B1 ... und den Kugel-Rollrillen 207A1, 208A1; 207B1, 208B1 ... zu beseitigen, wobei eine horizontale Vorlast aufgebracht wird, um dadurch die Kugeln um einen vorbestimmten Spalt im Hinblick auf den anfänglichen Kontaktwinkel von 90º zu den Kugel-Rollrillen zu neigen.
[0074] Das bedeutet, daß die Kugel-Kontaktwinkel a der oberen ersten, zweiten und dritten Kugeln 5A1, 5A2 und 5A3 der rechtsseitigen Führungsrolleneinheit 201 in der Darstellung im Uhrzeigersinn von dem anfänglichen Kontaktwinkel 90º verlagert werden, und die Kugel- Kontaktwinkel α der unteren ersten, zweiten und dritten Kugeln 5B1, 5B2 und 5B3 der rechtsseitigen Führungsrolleneinheit 201 werden in der Darstellung entgegen dem Uhrzeigersinn von dem anfänglichen Kontaktwinkel 90º verlagert. Im Gegensatz haben in bezug auf die oberen und unteren Kugeln 5 der linksseitigen Führungsrolleneinheit 201 die Kontaktwinkel in bezug auf die mittlere senkrechte Linie zwischen den rechts- und linksseitigen Führungsrolleneinheiten 201, 201 eine lineare symmetrische Anordnung, und die Kontaktwinkel der oberen ersten, zweiten und dritten Kugeln 5A1, 5A2 und 5A3 werden in der Darstellung im Uhrzeigersinn verlagert, und die Kontaktwinkel der unteren ersten, zweiten und dritten Kugeln 5B1, 5B2 und 5B3 werden im Uhrzeigersinn verlagert. Auf diese Weise können die horizontalen Spalte der jeweiligen Kugeln beseitigt werden, und die Kontaktwinkellinien XR1, XR2, XR3 und XL1, XL2 und XL3 der oberen und unteren Kugeln der rechts- und linksseitigen Führungsrolleneinheiten 201 sind nach außen geöffnet geneigt.
[0075] Wie vorstehend beschrieben, stellt das Beispiel der Fig. 12 den Tandem-Typ-Aufbau dar, der entsprechende obere und untere drei Reihen, also insgesamt sechs Reihen Kugeln mit Kontaktwinkeln in der gleichen Richtung aufweist. Bei einem abgewandelten Beispiel, wie es in Fig. 13 gezeigt ist, kann die Neigung der Kontaktwinkellinien in Richtungen eingerichtet werden, die umgekehrt zu denen der Fig. 12 sind.
[0076] Das bedeutet, daß unter Bezugnahme auf Fig. 13 die Kontaktwinkellinien XR1, XR2, XR3 und XL1, XL2, XL3 der oberen und unteren Kugeln der rechts- und linksseitigen Führungsrolleneinheiten 201 nach innen öffnend geneigt sind. Eine Struktur mit einer solchen Kontaktwinkelanordnung kann leicht verwirklicht werden, indem eine Kraft in der Richtung aufgebracht wird, die das bewegliche Teil von der Führungsschiene 204 nach außen zieht.
[0077] Die Grundstruktur eines solchen Beispiels des Tandem-Typs ist mit dem in Fig. 6 gezeigten identisch, in dem die einzelne Kugelreihen jeweils an oberen und unteren Seiten angeordnet sind, und demgemäß wird eine Momentenbelastung, die durch einen Lagerfehler oder eine exzentrische Belastung verursacht wird, nicht aufgenommen, so daß durch ein solches Moment keine innere Belastung verursacht wird, was vorteilhaft ist. Das heißt, daß dann, wenn die Momentenbelastung MC wirkt, das bewegliche Teil in geneigtem Zustand in Richtung des Pfeiles in Fig. 13 bewegt wird.
[0078] Weiterhin wird gemäß diesem Beispiel selbst dann, wenn der Grad der Parallelität zwischen zwei Achsen der jeweiligen Führungsschienen schlecht ist, nur der Kugelkontaktpunkt variiert, und es wirkt keine zwangsläufige Kraft auf die Kugeln, wodurch eine räumliche Verformung der Parallelität zwischen den Achsen der Führungsschienen absorbiert wird.
[0079] Belastungen in der vertikalen und horizontalen Richtung können leicht einheitlich aufgenommen werden.
[0ß80] Gemäß der Anordnung der oben beschriebenen Kugel-Kontaktwinkel kann die Stützsteifheit in horizontaler Richtung ebenso wie in vertikaler Richtung verbessert werden. Demgemäß kann bei der Führungsrolleneinheit dieser Beispiele der Versatz der Kugeln absorbiert werden, und es kann eine Stützstruktur realisiert werden, die im Betrieb eine hohe Lastaufnahmefähigkeit in horizontaler und vertikaler, d. h. in jeder Richtung aufweist.
[0081] Fig. 14 bis 19 stellen weitere Beispiele des Aufbaus vom Verbund-Kontakttyp dar, worin die Kugel-Kontaktstruktur jeweils der oberen und unteren drei Reihen Kugeln so vorgesehen ist, daß die Kugeln mindestens eines Paares der oberen oder unteren Seitenreihen Kontaktwinkel aufweisen, die entgegengesetzt zueinander geneigt sind. Bei einer solchen Verbund-Kontakttyp-Struktur kann die durch einen Lagerfehler oder eine exzentrische Belastung verursachte Momentenbelastung von einem beweglichen Teil aufgenommen werden.
[0082] Da die Grundstrukturen dieser Beispiele im wesentlichen mit denen der Fig. 12 identisch sind, sind Elementen oder Teilen/Abschnitten, die denen der Fig. 12 entsprechen, gleiche Bezugszeichen hinzugefügt worden, und deren Beschreibung wird hier weggelassen, und es wird hiernach nur auf die Richtung des Kontaktwinkels Bezug genommen.
[0083] Zum Zwecke des Aufnehmens/Absorbierens von Lagerfehlern oder dergleichen sind elastische Teile 250 und 251, die z. B. aus Gummimaterial hergestellt sind, zwischen der horizontalen Lagerfläche 218 des abgestuften Lagerteils des Fahrgestells und der unteren Seitenfläche des beweglichen Teils 206 bzw. zwischen der senkrechten Lagerfläche 213 und der äußeren Seitenfläche des beweglichen Teils 206 eingelagert. Natürlich können diese Lagerflächen auch direkt gesichert bzw. befestigt werden, ohne daß man solche elastischen Teile 250 und 251 einlagert.
[0084] In dem Beispiel der Fig. 14 sind die Kontaktwinkellinien in bezug auf den anfänglichen Winkel 90º um vorbestimmte Winkel symmetrisch geneigt, so daß die Kontaktwinkellinien XA1 und XA2 der oberen ersten und zweiten Kugeln 5A1 und 5A2 in der Darstellung sich nach oben öffnen, und die Kontaktwinkellinien XB1 und XB2 der unteren ersten und zweiten Kugeln 5B1 und 5B2 öffnen sich nach unten. Die Kontaktwinkellinie XA3 der oberen dritten Kugel 5A3 und die Kontaktlinie XB3 der unteren dritten Kugel 5B3 sind parallel zu den Kontaktwinkellinien XA2 und XB2 der oberen und unteren zweiten Kugeln 5A2 bzw. 5B2 gesetzt.
[0085] Ein solcher Kugel-Kontaktaufbau kann beispielsweise verwirklicht werden, indem man den Abstand P1 zwischen den oberen und unteren ersten Kugel-Rollrillen 207A1 und 207B1 und den oberen und unteren zweiten Kugel-Rollrillen 207A2 und 207B2 der oberen und unteren Stützabschnitte 261 und 262 kleiner setzt als den Abstand P2 zwischen den oberen und unteren ersten Kugel-Rollrillen 208A1 und 208B1 und den oberen und unteren zweiten Kugel-Rollrillen 208A2 und 208B2 der Führungsschienen 204, und indem man ebenfalls den Abstand zwischen den oberen und unteren zweiten Kugel-Rollrillen 207A2 und 207B2 und den oberen und unteren dritten Kugel-Rollrillen 207A3 und 207B3 der oberen und unteren Stützabschnitte 261 und 262 gleich dem Abstand zwischen den oberen und unteren zweiten Kugel-Rollrillen 208A2 und 208B2 und den oberen und unteren dritten Kugel-Rollrillen 208A3 und 208B3 der Führungsschienen 204 setzt.
[0086] Wie vorstehend beschrieben, kann man durch Übernehmen des Kugel-Kontaktaufbaus eines Paares winkelförmiger Kontaktanordnungen den Spalt einstellen, und der anfängliche Kontaktwinkel wird zum Zeitpunkt des Zusammenfügens der Führungsschiene 204 und des beweglichen Teils 206 stabilisiert.
[0087] Fig. 15 zeigt ein Beispiel, in dem der Winkel der Kontaktwinkellinien XA2 und XA3 der oberen zweiten und dritten Kugeln 5A2 und 5A3 und der Winkel der Kontaktwinkellinien XB2 und XB3 der unteren zweiten und dritten Kugeln 5B2 und 5B3 sich nach außen öffnen.
[0088] In dem Beispiel der Fig. 16 sind die Kontaktwinkellinien in bezug auf den Kontaktwinkel von 90º um vorbestimmte Winkel symmetrisch geneigt, so daß der Winkel zwischen der Kontaktwinkellinie XA1 und XA2 der oberen ersten und zweiten Kugeln 5A1 und 5A2 sich nach innen zur inneren Führungsschiene 204 hin öffnet, und der Winkel zwischen den Kontaktwinkellinien XB1 und XB2 der unteren ersten und zweiten Kugeln 5B1 und 582 ist nach innen zu der inneren Führungsschiene 204 hin geöffnet. Auf der anderen Seite sind die Kontaktwinkellinien XA3 und XB3 der oberen und unteren dritten Kugeln 5A3 und 5B3 im wesentlichen parallel zu den Kontaktwinkellinien XA2 und XB2 der oberen und unteren zweiten Kugeln 5A2 bzw. 5B2 gesetzt.
[0089] Ein solcher Kugelkontaktaufbau wird beispielsweise dadurch realisiert, daß man den Abstand P1 zwischen den oberen und unteren Kugel-Rollrillen 207A1 und 207B1 sowie den unteren zweiten Kugel-Rollrillen 207A2 und 207B2 der oberen und unteren Stützabschnitte 261 und 262 größer einstellt als den Abstand P2 zwischen den oberen und unteren ersten Kugel-Rollrillen 208A1 und 20881 sowie den oberen und unteren zweiten Kugel-Rollrillen 208A2 und 208B2 der Führungsschienen 204, und indem man ebenfalls den Abstand zwischen den oberen und unteren zweiten Kugel-Rollrillen 207A2 und 207B2 sowie den oberen und unteren dritten Kugel-Rollrillen 207A3 und 207B2 der oberen und unteren Stützabschnitte 261 und 262 gleich dem Abstand zwischen den oberen und unteren zweiten Kugel- Rollrillen 208A2 und 208B2 sowie den oberen und unteren dritten Kugel-Rollrillen 208A3 und 208B3 der Führungsschienen 204 setzt.
[0090] Fig. 17 zeigt ein Beispiel, in dem der Winkel der Kontaktwinkellinien XA2 und XA3 der oberen zweiten und dritten Kugeln 5A2 und 5A3 und der Winkel der Kontaktwinkellinien XB2 und XB3 der unteren zweiten und dritten Kugeln 5B2 und 5B3 sich nach innen öffnen.
[0091] Die Beispiele der Fig. 18 und 19 zeigen eine Anordnung, in der die Winkel zwischen jeweils benachbarten Kontaktwinkellinien XA1, XA2, XA3, XB1, XB2 und XB3 sich abwechselnd nach außen und innen öffen.
[0092] Das heißt, daß Fig. 18 ein Beispiel zeigt, in dem sich die Winkel zwischen den Kontaktwinkellinien XA1 und XA2 der oberen ersten und zweiten Kugeln 5A1 und 5A2 sowie zwischen den Kontaktwinkellinien XB1 und XB2 der unteren ersten und zweiten Kugeln 5B1 und 5B2 nach innen öffnen und sich die Winkel zwischen den Kontaktwinkellinien XA2 und XA3 der oberen zweiten und dritten Kugeln 5A2 und 5A3 sowie zwischen den Kontaktwinkellinien XB2 und XB3 der unteren zweiten und dritten Kugeln 5B2 und 5B3 nach außen öffnen.
[0093] Fig. 19 zeigt ein Beispiel, in dem sich die Winkel zwischen den Kontaktwinkellinien XA1 und XA2 der oberen ersten und zweiten Kugeln 5A1 und 5A2 sowie zwischen den Kontaktwinkellinien XB1 und XB2 der unteren ersten und zweiten Kugeln 5B1 und 5B2 nach außen öffnen und sich die Winkel zwischen den Kontaktwinkellinien XA2 und XA3 der oberen zweiten und dritten Kugeln 5A2 und 5A3 sowie zwischen den Kontaktwinkellinien XB2 und XB3 der unteren zweiten und dritten Kugeln 5B2 und 5B3 nach innen öffnen.
[0094] Bei diesen Beispielen sind die Zahl der Kugelreihen, die Zahl der Kugeln in jeder Kugelreihe und der Kugeldurchmesser vorzugsweise in Übereinstimmung mit der aufzubringenden Last, beispielsweise im Hinblick auf die Kugelreihen, wie in Fig. 20 gezeigt, ausgewählt, wobei zwei Kugelrollrillen den oberen und unteren ersten und dritten Kugeln 5A1, 5A3 und 5B1, 5B3 entsprechen.
[0095] Weiterhin ist die Kontaktstruktur der jeweiligen Kugeln der oberen und unteren Stützabschnitte 261 und 262 linear symmetrisch in bezug auf die horizontale Achse vorgesehen. Es ist nicht immer nötig, eine linear-symmetrische Struktur zu schaffen; denn wie in Fig. 21 gezeigt, kann in Entsprechung zur aufzubringenden Belastung eine hinsichtlich der Kugelreihen unterschiedliche Anordnung getroffen werden, so daß zwei Reihen der zweiten und dritten Kugeln 5A2 und 5A3 auf der oberen Seite und drei Reihen der ersten, zweiten und dritten Kugeln 5B1, 5B2 bzw. 5B3 auf der unteren Seite gebildet werden.
[0096] Weiter ist festzuhalten, daß in den obigen jeweiligen Ausführungsformen oder Beispielen auf die Führungsrolleneinheiten für einen Führungsstützmechanismus eines Eisenbahn-Rollenlagers (-Fahrgestells) Bezug genommen ist, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche spezifische Verwendungsform beschränkt, und es können viele andere Anwendungen für Führungsmechanismen in geeigneter Weise zur Anwendung gelangen, beispielsweise bei verschiedenen Industrierobotern oder dergleichen.

Claims

1. Eine Führungsrolleneinheit (1) umfassend: ein bewegliches Element (6), das mit einem Hauptkörperabschnitt (10) und einem Paar Stützabschnitten (61, 62) versehen ist, die sich von lateralen Endabschnitten des Hauptkörperabschnitts erstrecken, um einen ausgesparten Abschnitt zwischen dem Hauptkörperabschnitt und beiden Stützabschnitten zu schaffen, wobei die Stützabschnitte Innenflächen aufweisen, in denen Rollelement-Rollrillen (8) gebildet sind; eine Führungsschiene (4), die in dem ausgesparten Abschnitt des beweglichen Elements (6) angeordnet ist, so daß Seitenflächen der Führungsschiene jeweils den Innenflächen der Stützabschnitte zugewandt sind, wobei die Seitenflächen der Führungsschiene mit Rollelement-Rollrillen (7) an Abschnitten, die jeweils den Rollelement- Rollrillen (8) in den Stützteilen entsprechen, ausgebildet sind; und eine Anzahl Rollelemente (5), die so angeordnet sind, daß sie zwischen den entsprechenden Rollrillen (7) der Führungsschiene (4) und den Stützabschnitten (61, 62) des beweglichen Elements (6) rollbar sind, so daß jedes der Rollelemente (5) die Rollelement-Rollrillen (7, 8) an zwei Kontaktpunkten (CP) berührt und die Rollelemente (5) die Rollelement-Rollrillen mit einer Vorspannung belasten, wobei das bewegliche Element und die Führungsschiene durch das Rollen der Rollelemente relativ zueinander beweglich sind, wobei jede der Rollelement-Rollrillen (7, 8) im Schnitt eine bogenförmige Form aufweist, die einen Krümmungsradius aufweist, der größer als der des Rollelements (5) ist, und wobei die Kontaktpunkte (CP) entlang der bogenförmigen Form der Rollelement-Rollrille verlagerbar sind; dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Einheit in einer Arbeitsposition betrachtet wird, die Rollelement-Rollrillen (7) der Führungsschiene lediglich in den oberen und unteren Seitenflächen der Führungsschiene (4) ausgebildet werden; und dadurch, daß das bewegliche Element (6) eine Last in vertikaler Richtung abstützt.

2. Eine Führungsrolleneinheit gemäß Anspruch 1, wobei das Rollelement (5) eine Kugel ist und jede der Rollelement-Rollrillen (7) eine Tiefe von ungefähr ¹/&sub4; bis ¹/&sub2; eines Kugeldurchmessers aufweist.

3. Eine Führungsrolleneinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Mehrzahl Rollelement- Rollrillen (7, 8) auf mindestens einer der Seitenflächen der Führungsschiene (4) und mindestens einer entsprechenden Innenfläche der Stützabschnitte (61, 62) des beweglichen Elements (6) ausgebildet ist.

4. Eine Führungsrolleneinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein anfänglicher Berührungswinkel (α), gebildet durch eine Linie, die die zwei Kontaktpunkte (CP) der Rollelemente (5) mit den Rollelement-Rollrillen (7, 8) verbindet, und eine horizontale Linie, die durch den Mittelpunkt des Rollelements führt, auf im wesentlichen 90º gesetzt wird.

5. Eine Führungsrolleneinheit gemäß Anspruch 3, wobei ein anfänglicher Berührungswinkel (α) , gebildet durch eine Linie (x'), die die zwei Kontaktpunkte (CP) der Rollelemente (5) in mindestens einer der Mehrzahl der Rollelement-Rollrillen mit dieser Rollelement-Rollrille (7, 8) verbindet, und eine horizontale Linie, die durch einen Mittelpunkt des Rollelements (5) führt, so gesetzt wird, daß er eine Neigung eines vorbestimmten Winkels in bezug auf den Winkel von im wesentlichen 90º hat.

6. Eine Führungsrolleneinheit gemäß Anspruch 5, wobei der vorbestimmte Winkel ± 7º ist.

7. Eine Führungsrolleneinheit gemäß Anspruch 5, wobei alle Rollelemente (5), die in der Mehrzahl Rollrillen (7, 8) angeordnet sind, Berührungswinkel (α) aufweisen, die in der gleichen Richtung geneigt sind.

8. Eine Führungsrolleneinheit gemäß Anspruch 5, wobei alle Rollelemente (5), die in der Mehrzahl Rollelement-Rollrillen (7, 8) angeordnet sind, mindestens ein Paar Kontaktwinkel (α) aufweisen, die in entgegengesetzter Richtung zueinander geneigt sind.

9. Eine Führungsrolleneinheit gemäß Anspruch 3, wobei die Rollelemente (5), die in mindestens einer der Mehrzahl Rollelement-Rollrillen (7, 8) angeordnet sind, als röhrenförmige Elemente (20) ausgebildet sind und die Rollelement-Rollrille (21), in der die röhrenförmigen Elemente (20) gerollt werden, so ausgebildet ist, daß sie einen ebenen Rillen-Boden ergibt.

10. Eine Führungsrolleneinheit gemäß Anspruch 9, wobei die Rollelement-Rollrillen (21) für die röhrenförmigen Elemente (20) in den Innenflächen der Stützabschnitte ausgebildet sind, um eine Rillen-Bodenform zu schaffen, die der äußeren Form des röhrenförmigen Elements (20) entspricht, und die Seitenflächen der Führungsschiene für die röhrenförmigen Elemente eben ausgebildet sind.

11. Eine Führungsrolleneinheit gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei drei Reihen der Rollelement-Rollrillen (7) gebildet sind und eine mittlere für die röhrenförmigen Elemente (21) ausgebildet ist.

12. Eine Führungsrolleneinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Führungsschiene (4) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und in einer gekrümmten Form gebogen ist.

13. Eine Führungsrolleneinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, wobei die Führungsschiene (4) eine im wesentlichen lineare Form aufweist.

14. Eine Führungsrolleneinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den einander zugewandten Innenflächen der Stützabschnitte des beweglichen Elements (6) und den Seitenflächen der Führungsschiene (4) Halte- oder Sicherungsmittel angeordnet sind.

15. Eine Führungsrolleneinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützabschnitte integral mit dem Hauptkörperabschnitt (10) des beweglichen Elements ausgebildet sind.

16. Eine Führungsrolleneinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Stützabschnitte (61, 62) unabhängig von dem Hauptkörperabschnitt (10) des beweglichen Elements ausgebildet sind und die Stützabschnitte (61, 62) am mittleren Abschnitt des beweglichen Elements mittels Bolzen (64) befestigt sind.

17. Eine Führungsrolleneinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl Reihen der Rollelemente (5) der jeweiligen Stützabschnitte (61, 62) unterschiedlich voneinander sind.