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Kugellagerung, insbesondere für das Gestänge von Zeichenmaschinen
Bei Kugellagern, insbesondere wenn sie in feinmechanischen Geräten eingebaut sind,
kommt es auf unbedingte Spielfreiheit in axialer Richtung an. Deshalb sind solche
Lager bisher fast durchweg mit Schiebesitz auf den Lagerzapfen und in den Gehäusering
eingeschoben und dort durch Muttern, Ringe oder andere Befestigungselemente gesichert
worden. Dieser Lagereinbau erfordert einen entsprechenden Aufwand und Platzbedarf
für die Befestigungselemente gegen axiale Verschiebung. Es sind auch Wälzlager bekanntgeworden,
bei denen die Lagerringe sowohl mit dem das Lager tragenden Zapfen als auch mit
dem zu lagernden Teil, beispielsweise dem Lagergehäuse, durch Preßsitz verbunden
sind. Um hierbei einerseits einen festen Sitz des Wälzlageraußenringes biw. -innenringes
auf dem entsprechenden Teil zu gewährleisten und um andererseits eine Schwergängigkeit
des Kugellagers mit Sicherheit zu vermeiden, ist man gezwungen, die Bohrung im Lagergehäuse
und den Durchmesser des Lagerzapfens innerhalb der herkömmlich engen Toleranzen
zu fertigen. In der Regelwerden hierfür von den Kugellagerherstellern Passungen
nach ISA-Gütegraden 5 bis 7 angegeben. Ein Überschreiten dieser engen Toleranzen
würde bei den herkömmlich ausgebildeten Kugellagerungen zwangsläufig zur Schwergängigkeit
des Lagers bzw. unter Umständen sogar zu dessen völliger Unbrauchbarkeit führen,
weil dann die Lagerringe beim Eindrücken der Lager weitgehend deformiert, mithin
die Kugeln oder Rollen in ihren Laufbahnen klemmen würden. Das Einhalten enger Toleranzen
ist aber bekanntlich mit großen fertigungstechnischen Schwierigkeiten verbunden
und bedingt einen
erheblichen Aufwand bei der Herstellung. Das ist
auch bei bekanntgewordenen Kugellagerungen für Zeichenmaschinen der Fall, bei denen
der Kugellagerinnenring entweder auf einem dünnwandigen, einen genau eingepaßten
Wellenstummel drehbeweglich führenden Hohlzapfen oder auf einem solchen Zapfen sitzt,
der mit einer stirnseitigen Gewindebohrung zur Aufnahme einer ein Abdeckblech des
Lagers tragenden, die Bohrung nahezu ganz ausfüllenden Halteschraube versehen ist,
während der Außenring des Kugellagers in einen zylindrisch umgebördelten Flansch
eines dünnwandigen Bleches des Zeichengestänges eingesetzt ist, wobei der Bördelungsrand
des Flansches im Bereich der Paßfläche des eingesetzten Außenringes liegt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei Kugellagerungen,
deren Kugellagerringe mit den zu paarenden Lagerteilen ausschließlich durch elastische
Verformung bzw. Preßsitz verbunden sind, eine solche Lagerung zu schaffen, die die
obigen Vorbereitungsarbeiten nicht erfordert, infolgedessen wesentlich einfacher
und wirtschaftlicher hergestellt werden kann. Insbesondere soll dabei der Einbau
des Lagers nicht mehr die Einhaltung der üblichen engen Toleranzgrenzen erfordern,
so daß fertigungstechnisch mit dem Lager erhebliche Vorteile erzielt werden, vor
allem bei der Verwendung in feinmechanischen Geräten, wie beispielsweise dem Gestänge
von Zeichenmaschinen, wo es bekanntlich auf größte Genauigkeit ankommt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die bekannten, eine Erweiterung der
Toleranzgrenzen bei Längspassungen ermöglichenden Bauelemente, wie Spannstifte,
Spannhülsen, mit federnden Stegen versehene Rohre od. dgl., nicht geeignet, da sie
einen zusätzlichen baulichen Aufwand bedingen, vor allem aber auch keinen einwandfreien
Preßsitz gewährleisten.
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Hingegen kann das obige Problem durch eine Kugellagerung gelöst werden,
bei der die Kugellagerringe mit den sie aufnehmenden inneren und äußeren Lagerteilen
ausschließlich durch elastische Verformung der zu paarenden Teile verbunden sind
und bei der der innere Lagerteil als Hohlzapfen und der äußere Lagerteil als Ring,
beide mit einer dünneren Wandstärke als die der mit ihnen zu paarenden Kugellagerringe,
ausgebildet sind, wenn, wie das die Erfindung vorsieht, zur Vergrößerung der elastischen
Verformbarkeit der Lagerteile der Hohlzapfen unausgefüllt ist, also keine seine
Nachgiebigkeit nach innen behindernde Festkörperfüllung aufweist, und die relativ
dünne Ausbildung der Wandstärken der beiden Lagerteile sich mindestens über den
gesamten Bereich der Paßflächen der Kugellagerringe erstreckt. Auf diese Weise kommt
man, im Gegensatz zu den bisher bekanntgewordenen Kugellagerungen, zu wesentlich
größeren Toleranzen für die Herstellung der Zapfen und Ringdurchmesser, mithin zu
einer Verminderung der fertigungstechnischen Schwierigkeiten bei der Herstellung
derartiger Kugellagerungen durch Vermeidung zu enger Lagerungstoleranzen. Die Durchmesser
der Lagerteile, also des Zapfens und des den Kugellageraußenring einschließenden
Ringes, können dabei je nach der Wahl der Wandstärken und nach der Art des verwendeten
Materials so gewählt werden, daß in dem einen, durch das geringstmögliche Übermaß
gegebenen Grenzfalle immer noch ein ausreichender Festsitz der Kugellagerringe gewährleistet
ist, während andererseits die obere, durch die Erfindung heraufgesetzte Toleranzgrenze
durch die noch innerhalb der Elastizitätsgrenze liegende und noch keine Schwergängigkeit
des Kugellagers hervorrufende Verformung der Gegenlager bestimmt ist. Eine Schwergängigkeit
des Lagers ist dabei allerdings von vornherein praktisch ausgeschlossen, da die
Kugellagerringe bei ihren vergleichsweise größeren Wandstärken ohne weiteres in
der Lage sind, die dabei auftretenden Radialdrücke aufzunehmen. Man erhält also
ein Kugellager, das sowohl mit seinem Lagersitz als auch mit dem zu lagernden Teil
unbedingt sicher verbunden und mit spielfreiem Sitz versehen ist. Wegen der vergleichsweise
größeren Toleranzen kann man die Lagerteile, d. h. sowohl den Lagerzapfen als auch
das Lagergehäuse, ohne weiteres auf Automaten herstellen und dadurch fertigungsmäßig
viel gewinnen.
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In 'der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform für eine
Kugellagerung nach der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt sie die Lagerung
des Schwenkbolzens an Zeichenmaschinengestängen.
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Mit dem Lagerauge des Gestänges ist der hohlgebohrte Zapfen b verbunden,
dessen Wandstärke kleiner als die der Kugellagerringe c, c' gehalten ist. Auf den
Zapfen wird das Kugellager mit dem Innenring c' aufgedrückt, wobei die Kraft, die
beide Teile fest miteinander verbindet, dadurch erzielt wird, daß der Zapfen im
Durchmesser etwas größer als der Innenring ist und infolge seiner vergleichsweise
kleinen Wandstärke elastisch verformt werden kann. Ähnlich wird bei der Verbindung
des Außenringes c mit dem Lagergehäuse d verfahren. Letzteres ist in seiner Wandstärke
ebenfalls dünner gehalten und so bemessen, daß es sich leichter verformen kann als
der Außenring c. Wesentlich ist dabei, daß die Wandstärken der Teile b und d mindestens
über die gesamte Breite der Paßflächen bzw. der Kugellagerringe geringer als deren
Wandstärken gehalten sind, da andernfalls die mit der Erfindung erstrebte Vergrößerung
der elastischen Verformbarkeit der Lagerteile nicht gewährleistet ist. Den Abschluß
des Lagers bildet eine Lagerkappe e, die ebenfalls als in sich federnde Klemmkappe
ausgebildet ist. Eine Zwischenscheibe f zwischen dem Kugellager und dem Auge a des
Zeichenmaschinengestänges kann zur Abstandsbegrenzung eingeschaltet sein. Man erkennt,
daß alle Teile des Kugellagers ausschließlich durch Verspannen miteinander verbunden
sind.
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Das erfindungsgemäße Lager eignet sich für jedweden Zweck, insbesondere
aber zum Einbau in das Gestänge von Zeichenmaschinen.
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Wesentlich ist, daß die elastische Verformbarkeit der die Kugellagerringe
aufnehmenden Teile nur so
weit vergrößert wird bzw. deren Wandstärken
allenfalls nur so dünn gehalten werden, daß einerseits die herkömmlichen Durchmessertoleranzen
vergrößert werden, um eine zeitraubende Nacharbeit und Einpassen zu vermeiden, aber
andererseits noch keine plastische Verformung auftritt, um in jedem Falle eine ausreichende
Festigkeit der Lagerteile zu gewährleisten. Wie die Praxis gezeigt hat, können durch
die vorliegende Erfindung die Herstellungstoleranzen derDurchmesser vonLagerkappe
und Lagergehäuse von bisher ISA-Gütegraden 6 und 7 bei starren Ausführungen ohne
weiteres auf ISA-Gütegrad 9 vergrößert werden.