Die Erfindung betrifft ein Linearwälzlagerelement für die Lagerung an der Lauffläche einer Führungsschiene, mit einem Tragkörper, der für einen Wälzkörperumlauf jeweils eine Tragzone und einen Rücklaufkanal aufweist, die über zwei an dem Tragkörper stirnseitig angrenzende Umlenkkanäle miteinander verbunden sind, wobei an der Tragzone, dem Rücklaufkanal und den Umlenkkanälen Führungsmittel aus einem polymeren Werkstoff für die Wälzkörper angeordnet sind.
Ein solches Linearwälzlagerelement ist aus dem DE-GM 8 713 433 bekannt. Dort bestehen die Führungsmittel für die Wälzkörper aus separat hergestellten, kompliziert geformten Kunststoffteilen, die in zusätzlichen Arbeitsgängen in den Tragkörper eingesetzt werden müssen und dort miteinander Trennfugen bilden, welche sich als Unstetigkeiten nachteilig auf den Wälzkörperumlauf auswirken können.
Ein aus der DE-OS 4 005 582 bekanntes Lagerelement mit Kugeln als Wälzkörper weist eine Beschichtung aus polymerem Werkstoff auf, die sich auch vollständig in den Umlenkbereich erstreckt. Bei der Herstellung dieses Lagers mit der Beschichtung muss jedoch ein auf dem Tragkörper aufliegender Formkern verwendet werden, der mit einem aushärtenden, später die Beschichtung bildenden Kunststoff umgossen wird. Nach dem Aushärten muss der Kern durch eine thermische oder chemische Behandlung entfernt werden, so dass dieses Herstellungsverfahren für eine Grossserienfertigung von Lagerelementen unwirtschaftlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearführung zu schaffen, die eine optimale wirtschaftliche Serienfertigung ermöglicht und gleichzeitig eine hohe Funktionssicherheit bietet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Führungsmittel der Tragzone und des Rücklaufkanals in Form einer Beschichtung ausgeführt sind, die an dem Tragkörper in einem einzigen Arbeitsgang durch Spritzgiessen angebracht ist, und dass die Umlenkkanäle zumindest teilweise von Umlenkkörpern gebildet werden, welche an den beiden Stirnseiten des Tragkörpers lösbar befestigt sind. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders günstige Montagemöglichkeit des Lagers, weil sich für den Befüllvorgang mit den Wälzkörpern die Umlenkkörper ablösen lassen.
Jeder Umlenkkörper kann innerhalb eines an dem Tragkörper angeschraubten Kopfstücks angeordnet sein. Diese Ausführung ermöglicht eine besonders einfache Montage des Wälzlagerelements. Wird der Umlenkkörper für alle Umlenkbereiche gleich ausgeführt, so kann er in grösseren wirtschaftlichen Stückzahlen hergestellt werden. Zusätzliche Spritzwerkzeuge sind nicht erforderlich. Es können auch jeweils das Kopfstück und der Umlenkkörper als einstückiges Bauteil ausgebildet sein, wodurch sich eine besonders einfache Ausführung des Lagerelements ergibt.
Die Beschichtung kann im Bereich der Tragzone in der Form von Führungsstegen für die als Rollen ausgebildeten Wälzkörper mit die Rollenachsen schneidenden Anlageflächen gestaltet sein. An den Führungsstegen der Beschichtung können Haltenasen für die radiale Halterung der Wälzkörper angeordnet sein. Die Führungsstege können aus dem Tragkörper stirnseitig herausragen und Umlenksegmente mit an ihren beiden zur Bewegungsrichtung parallelen Längsseiten angeordneten, abstehenden Führungsborden für die Wälzkörper bilden. Auf diese Weise ist eine sichere Führung der als Rollen ausgebildeten Wälzkörper in dem Lagerelement während des Betriebes gewährleistet.
Die Führungsstege können gleichzeitig Längsnuten zur Aufnahme von Dichtungsstreifen aufweisen. Durch die Verwendung solcher Dichtungsstreifen werden im Betrieb Schmierstoffverluste des Wälzlagerelementes wirksam vermieden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht eines an einer Führungsschiene längsverschieblich angeordneten erfindungsgemässen Lagerelemetes;
Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrösserte Draufsicht auf den Tragkörper des Lagerelementes in einem stirnseitigen Endbereich;
Fig. 3 eine stirnseitige Ansicht des Lagerelementes mit teilweisem Querschnitt durch das Lagerelement und die Führungsschiene;
Fig. 4 ein geringfügig abgewandeltes Lagerelement in einem Schnitt, der dem Schnitt IV-IV der Fig. 3 entspricht und
Fig. 5 eine vergrösserte stirnseitige Ansicht mit teilweisem Querschnitt des Tragkörpers des Lagerelements nach Fig. 3.
Ein erfindungsgemässes Lagerelement 1 weist zwei an einem Tragkörper stirnseitig befestigte Kopfstücke 2 auf. Jedes Kopfstück 2 enthält einen Umlenkkörper 3 für die Umlenkung von Wälzkörpern 4 aus einem Tragbereich in einen Rücklaufbereich des Lagerelementes 1 oder umgekehrt. Das Lagerelement 1 mit seinen beiden Kopfstücken 2 ist längs einer Führungsschiene 5 geradlinig verfahrbar. Jedes Kopfstück 2 enthält einen von der Stirnseite aus zugänglichen Abstreifer 6 für die Abstreifung von Verunreinigungen, beispielsweise Metallspänen, von der Lauffläche 7 der Führungsschiene 5, auf der die als Zylinderrollen ausgebildeten Wälzkörper 4 abrollen. Der Abstreifer 6 dient ausserdem zum Abdichten des mit Schmierstoff versehenen Innenraumes des Lagerelementes 1 nach aussen und besteht aus einer inneren Halteplatte 8, einer äusseren Halteplatte 9 und einem Dichtungsstreifen 10.
Diese Teile sind im Ausführungsbeispiel aus einem polymeren Werkstoff herge stellt. Es ist aber auch möglich, die Halteplatten aus einem metallischen Werkstoff herzustellen.
Zwischen den beiden Halteplatten 8 und 9 befinden sich in dem Abstreifer 6 Schmierstoffkanäle 11, über welche Schmierstoff in den Bereich der Wälzkörper 4 des Lagerelementes 1 eingefördert wird. Die beiden in dem Kopfstück 2 angeordneten Halteplatten 8 und 9 werden dort von einer Trägerplatte 12 in ihrer Lage gehalten. Diese ist an dem Kopfstück 2 des Lagerelementes 1 jeweils stirnseitig angesetzt und mit Schrauben 13 befestigt. Eine dieser Schrauben 13 hält gleichzeitig einen Schmiernippelträger 14 mit einem Schmiernippel an der Trägerplatte 12.
Der über den Schmiernippel eingeförderte Schmierstoff gelangt über die Schmierstoffkanäle 11 und Durchtrittsbohrungen der inneren Halteplatte 8 sowie über Durchtrittskanäle 16 des Umlenkkörpers 3 zu den Wälzkörpern 4. Innerhalb des Kopfstücks 2 ist die Abdichtung der Durchtrittsbohrung 15 und des Durchtrittskanals 16 zwischen der inneren Halteplatte 8 und dem Umlenkkörper 3 mit einem Dichtungsring 40 durchgeführt, der einen den Durchtrittskanal 16 enthaltenden Stutzen umgibt.
Der Tragbereich und der Rücklaufbereich für die Wälzkörper 4 sind in dem Tragkörper 17 des Lagerelementes 1 jeweils als geradlinige Tragzone 18 und dazu paralleler Rücklaufkanal 19 ausgeführt. Sie werden von einer zusammenhängenden, den metallischen Werkstoff des Tragkörpers 17 umgebenden Beschichtung 20 aus einem polymeren Werkstoff begrenzt. Diese weist in bezug auf die Wälzkörper 4 radiale Führungsflächen 21 und 22 sowie axiale Führungsflächen auf. In die Beschichtung 20 sind Schmierstoffkanäle 23 und 24 in Form von Nuten eingearbeitet, die zu den Wälzkörpern 4 hin offen sind. Die Schmierstoffkanäle 23 und 24 befinden sich in dem Rücklaufkanal 19 des Tragkörpers 17 und in einem Umlenkkanal 25 des Umlenkkörpers 3 für die Wälzkörper 4. Sie sind in eine Umlenkbahn des Umlenkkörpers 3 eingeformt.
An dem Tragkörper 17, der die Führungsschiene 5 U-förmig umgreift, erstreckt sich die Beschichtung 20 nicht nur auf die Rücklaufkanäle 19, sondern auch auf die Tragzone 18. Hier ist die Beschichtung 20 in Form von Führungsstegen für die Wälzkörper 4 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel gibt es für die Wälzkörperumläufe einen oberen Führungssteg 26, einen mittleren Führungssteg 27 und einen unteren Führungssteg 28. Im Umlenkbereich sind der obere Führungssteg 26 mit dem Teil der Beschichtung 20, die sich in dem oberen Rücklaufkanal 19 befindet und der untere Führungssteg 28 mit dem Teil der Beschichtung 20, die sich in dem unteren Rücklaufkanal 19 befindet, über Umlenksegmente 41 verbunden, die in den Umlenkbereichen den Tragkörper 17 umgeben.
Der mittlere Führungssteg 27 ist auf diese Weise mit den Teilen der Beschichtung 20 in den beiden übereinander angeordneten Rücklaufkanälen 19 auf der rechten Seite der Fig. 5 verbunden.
Die Führungsstege 26 bis 28 begrenzen den Raum für die Wälzkörper 4 in deren axialer Richtung, da sie hier Anlageflächen 30 und 31 aufweisen. Damit die als Rollen ausgebildeten Wälzkörper 4 aus dem Tragkörper 17 dann nicht herausfallen, wenn dieser sich nicht an einer Führungsschiene 5 befindet, weisen die Führungsstege 26, 27 und 28 Haltenasen 29 auf, die die Rollen in radialer Richtung festhalten.
Um eine einfache Abdichtung des Tragkörpers 17 gegenüber der Führungsschiene 5 in Längsrichtung zu erreichen, sind die oberen Führungsstege 26 und die unteren Führungsstege 28 jeweils mit zur Führungsschiene 5 hin offenen Längsnuten 32 versehen, in die gemäss Fig. 3 Dichtungsstreifen 33 eingesetzt werden.
Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ragen die Führungsstege aus dem Trägerkörper 17 stirnseitig heraus und bilden mit den Umlenksegmenten 41 Führungsborde 34, die zu beiden Seiten der Umlenksegmente 41 angeordnet sind und von diesen in Bewegungsrichtung abstehen. Die Umlenksegmente 41 mit den Führungsborden 34 bewirken die exakte Führung der Wälzkörper 4 in dem Umlenkkanal 25.
Die in den Rücklaufkanälen 19 befindlichen Teile der Beschichtung 20 aus Kunststoff sind in Bohrungen des Tragkörpers 17 eingeformt. Sie gewährleisten durch die hinterschnittfreie Herstellung in einem einzigen Spritzvorgang gemeinsam mit den Umlenksegmenten 41 und den Führungsborden 34 einen stossfreien Übergang der Wälzkörper 4 im Umlenkbereich.
Die Umlenkkörper 3 ermöglichen eine einfache axiale Werkzeugentformung des mit der Beschichtung so versehenen Tragkörpers 17, ohne dass Hinterschneidungen erforderlich wären. Zur Reduzierung der Toleranzeinflüsse auf das axiale Führungsspiel der Rollen greifen sie formschlüssig zwischen die stirnseitig angeformten Führungsborde 34 und sichern damit die Einhaltung einer Umlenkkanalweite zur engen Rollkörperführung im Umlenkbereich. Für den formschlüssigen Eingriff sind Fixiernasen am Umlenkkörper 3 und komplementär gestaltete stirnseitige Ausnehmungen an den Führungsborden 34 angeordnet. Sie verhindern das Aufklaffen und damit ein zu grosses Führungsspiel zwischen den Führungsborden 34.
Durch eine elastische Ausbildung der Umlenkkörper 3 können Einflüsse auf die Schwankung der Verschiebekräfte reduziert werden, die durch die Teilkreisspielschwankungen aufgrund von Fertigungstoleranzen und der alternierenden Rollenanzahl während eines Umlaufes im Umlenkbereich bedingt sind. Die elastische Auslenkung jedes Umlenkkörpers 3 wird durch entsprechend gestaltete Anschlag- und Abstützbereiche 35 definiert begrenzt.
Eine am Umlenkkörper 3 angeformte Fixiernase 36 greift in eine entsprechend komplementär ausgebildete stirnseitige Ausnehmung im Rücklaufkanal 19 ein. Durch eine Anlaufschräge 37 der Fixiernase 36 wird bei einem durch Fertigungstoleranzen bedingten Versatz zwischen der Laufbahn und der Umlenkbahn der Stoss der durchlaufenden Wälzkörper 4 vermindert.
In einem am Umlenkkörper 3 angeformten Zylinder 38 ist der Durchtrittskanal 16 für den Schmierstoff angeordnet, an dem sich ein in die Umlenkbahn 39 für die Wälzkörper 4 in dem Umlenkkörper 3 eingeformter Kanal, nämlich die Fortsetzung des Schmierstoffkanals 23, anschliesst. Die Abdichtung des Durchtrittskanals 16 kann über eine separate oder einstückig an dem Umlenkkörper 3 angeformte Dichtung erfolgen. Im Ausführungsbeispiel ist dafür der Dichtungsring 40 vorgesehen.
Eine Verbesserung der Halterung der Führungsstege 28 an dem Tragkörper 17 kann auch dadurch erreicht werden, dass der Rücklaufkanal 19 über eine oder mehrere Querbohrungen 42 des Tragkörpers 17 nach aussen geöffnet ist. Diese Querbohrungen 42 werden beim Spritzvorgang ebenfalls mit dem polymeren Werkstoff der Beschichtung 20 ausgefüllt, so dass die Führungsstege 28 mit dem in dem Rücklaufkanal 19 befindlichen Teil der Beschichtung 20 fest verbunden sind. Durch die Querbohrungen 42 wird die Wirkung des Schrumpfens des Beschichtungswerkstoffs in Bewegungsrichtung des Tragkörpers 17 in günstiger Weise verringert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die unteren Führungsstege zur zusätzlichen sicheren Anbindung an dem Tragkörper 17 durch Formschluss an diesem verbunden sein. Hierfür sind an dem Tragkörper 17 Haltenuten 43, in die der Beschichtungswerkstoff eindringt und Halterippen 44 vorgesehen, die von dem Beschichtungskörper umgeben werden. Dadurch wird eine Lagefixierung erreicht, die zur genauen Positionierung der Dichtungsstreifen 33 erforderlich ist.
The invention relates to a linear roller bearing element for mounting on the running surface of a guide rail, with a support body which has a support zone and a return channel for a roller body circulation, which are connected to one another via two deflection channels adjoining the support body on the end face, with the support zone, the return channel and the deflection channels are arranged guide means made of a polymeric material for the rolling elements.
Such a linear roller bearing element is known from DE-GM 8 713 433. There, the guide means for the rolling elements consist of separately manufactured, complex-shaped plastic parts which have to be inserted into the supporting body in additional work steps and form parting lines with one another there, which can have a disadvantageous effect on the rolling element circulation as discontinuities.
A known from DE-OS 4 005 582 bearing element with balls as rolling elements has a coating of polymeric material, which also extends completely into the deflection area. When producing this bearing with the coating, however, a mold core resting on the support body must be used, which is cast with a hardening plastic that later forms the coating. After hardening, the core must be removed by a thermal or chemical treatment, so that this manufacturing process is uneconomical for large-scale production of bearing elements.
The invention has for its object to provide a linear guide that enables an optimal economical series production and at the same time offers a high level of functional reliability.
This object is achieved according to the invention in that the guide means of the support zone and the return channel are designed in the form of a coating which is attached to the support body in a single operation by injection molding, and that the deflection channels are at least partially formed by deflection bodies which are attached to the two End faces of the support body are releasably attached. In this way, there is a particularly favorable mounting option for the bearing because the deflecting bodies can be detached for the filling process with the rolling bodies.
Each deflecting body can be arranged within a head piece screwed to the supporting body. This design enables a particularly simple assembly of the rolling bearing element. If the deflecting body is made the same for all deflecting areas, it can be produced in larger, economical quantities. Additional spraying tools are not required. The head piece and the deflecting body can also each be designed as a one-piece component, which results in a particularly simple design of the bearing element.
The coating in the area of the support zone can be designed in the form of guide webs for the rolling elements designed as rollers with contact surfaces intersecting the roller axes. Holding lugs for the radial holding of the rolling elements can be arranged on the guide webs of the coating. The guide webs can protrude from the end face of the support body and form deflection segments with protruding guide ridges for the rolling bodies arranged on their two longitudinal sides parallel to the direction of movement. In this way, a secure guidance of the rolling elements designed as rollers in the bearing element is ensured during operation.
The guide webs can also have longitudinal grooves for receiving sealing strips. By using such sealing strips, lubricant losses of the rolling bearing element are effectively avoided during operation.
Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. Show it:
Figure 1 is a plan view of a bearing element according to the invention, arranged longitudinally displaceably on a guide rail;
FIG. 2 shows a plan view, enlarged compared to FIG. 1, of the support body of the bearing element in an end region;
3 shows an end view of the bearing element with a partial cross section through the bearing element and the guide rail;
Fig. 4 shows a slightly modified bearing element in a section which corresponds to section IV-IV of Fig. 3 and
5 is an enlarged front view with a partial cross section of the support body of the bearing element according to FIG. 3.
A bearing element 1 according to the invention has two head pieces 2 fastened on the end face to a support body. Each head piece 2 contains a deflecting body 3 for deflecting rolling bodies 4 from a supporting area into a return area of the bearing element 1 or vice versa. The bearing element 1 with its two head pieces 2 can be moved in a straight line along a guide rail 5. Each head piece 2 contains a scraper 6 which is accessible from the front side for the scrapping of contaminants, for example metal chips, from the running surface 7 of the guide rail 5, on which the rolling bodies 4 designed as cylindrical rollers roll. The wiper 6 also serves to seal the interior of the bearing element 1, which is provided with lubricant, and consists of an inner holding plate 8, an outer holding plate 9 and a sealing strip 10.
In the exemplary embodiment, these parts are made of a polymeric material. But it is also possible to manufacture the holding plates from a metallic material.
Lubricant channels 11 are located in the stripper 6 between the two holding plates 8 and 9, via which lubricant is fed into the area of the rolling elements 4 of the bearing element 1. The two holding plates 8 and 9 arranged in the head piece 2 are held there in their position by a carrier plate 12. This is attached to the front of the head piece 2 of the bearing element 1 and fastened with screws 13. One of these screws 13 simultaneously holds a grease nipple carrier 14 with a grease nipple on the carrier plate 12.
The lubricant supplied via the lubricating nipple passes through the lubricant channels 11 and through bores of the inner holding plate 8 and through through channels 16 of the deflecting body 3 to the rolling elements 4. Inside the head piece 2 is the seal of the through hole 15 and the through channel 16 between the inner holding plate 8 and the Deflection body 3 carried out with a sealing ring 40 which surrounds a nozzle containing the passage 16.
The support area and the return area for the rolling elements 4 are each embodied in the support body 17 of the bearing element 1 as a rectilinear support zone 18 and a return channel 19 parallel thereto. They are delimited by a coherent coating 20 made of a polymer material and surrounding the metallic material of the supporting body 17. With respect to the rolling elements 4, this has radial guide surfaces 21 and 22 and axial guide surfaces. Lubricant channels 23 and 24 are incorporated into the coating 20 in the form of grooves which are open towards the rolling elements 4. The lubricant channels 23 and 24 are located in the return channel 19 of the support body 17 and in a deflection channel 25 of the deflection body 3 for the rolling elements 4. They are molded into a deflection path of the deflection body 3.
On the support body 17, which surrounds the guide rail 5 in a U-shape, the coating 20 extends not only to the return channels 19, but also to the support zone 18. Here, the coating 20 is designed in the form of guide webs for the rolling bodies 4. In the exemplary embodiment, there are an upper guide web 26, a middle guide web 27 and a lower guide web 28 for the rolling element circulations. In the deflection area there are the upper guide web 26 with the part of the coating 20 which is located in the upper return channel 19 and the lower guide web 28 with the part of the coating 20, which is located in the lower return channel 19, connected via deflection segments 41 which surround the support body 17 in the deflection regions.
The middle guide web 27 is connected in this way to the parts of the coating 20 in the two return channels 19 arranged one above the other on the right side of FIG. 5.
The guide webs 26 to 28 limit the space for the rolling elements 4 in their axial direction, since they have contact surfaces 30 and 31 here. So that the roller bodies 4 designed as rollers do not fall out of the carrier body 17 when the latter is not on a guide rail 5, the guide webs 26, 27 and 28 have retaining lugs 29 which hold the rollers in the radial direction.
In order to achieve a simple sealing of the support body 17 with respect to the guide rail 5 in the longitudinal direction, the upper guide webs 26 and the lower guide webs 28 are each provided with longitudinal grooves 32 open towards the guide rail 5, into which sealing strips 33 are inserted according to FIG. 3.
As can be seen from FIG. 2, the guide webs protrude from the end face of the carrier body 17 and, with the deflection segments 41, form guide ribs 34 which are arranged on both sides of the deflection segments 41 and protrude from them in the direction of movement. The deflection segments 41 with the guide rims 34 effect the exact guidance of the rolling elements 4 in the deflection channel 25.
The parts of the plastic coating 20 located in the return channels 19 are molded into bores in the supporting body 17. Thanks to the undercut-free production in a single injection process, together with the deflection segments 41 and the guide rims 34, they ensure a smooth transition of the rolling elements 4 in the deflection area.
The deflecting bodies 3 allow simple axial mold removal from the support body 17 provided with the coating, without the need for undercuts. To reduce the influence of tolerance on the axial guidance play of the rollers, they engage in a form-fitting manner between the guide rims 34 formed on the end face and thus ensure compliance with a deflection channel width for narrow rolling element guidance in the deflection area. For the form-fitting engagement, fixing lugs are arranged on the deflecting body 3 and complementary recesses on the end face are arranged on the guide rims 34. They prevent the gaping and thus excessive guide play between the guide rims 34.
An elastic design of the deflecting bodies 3 can reduce influences on the fluctuation of the displacement forces which are caused by the fluctuations in the pitch circle due to manufacturing tolerances and the alternating number of rollers during a revolution in the deflecting area. The elastic deflection of each deflecting body 3 is limited in a defined manner by appropriately designed stop and support areas 35.
A fixing lug 36 integrally formed on the deflecting body 3 engages in a correspondingly complementary front recess in the return channel 19. By means of a run-on bevel 37 of the fixing lug 36, in the event of an offset between the raceway and the deflection path caused by manufacturing tolerances, the impact of the rolling elements 4 passing through is reduced.
In a cylinder 38 formed on the deflection body 3, the passage channel 16 for the lubricant is arranged, which is followed by a channel formed in the deflection path 39 for the rolling elements 4 in the deflection body 3, namely the continuation of the lubricant channel 23. The passage channel 16 can be sealed by means of a separate or integrally formed seal on the deflecting body 3. In the exemplary embodiment, the sealing ring 40 is provided for this.
An improvement in the mounting of the guide webs 28 on the support body 17 can also be achieved in that the return channel 19 is opened to the outside via one or more transverse bores 42 of the support body 17. These cross bores 42 are also filled with the polymeric material of the coating 20 during the spraying process, so that the guide webs 28 are firmly connected to the part of the coating 20 located in the return channel 19. The effect of the shrinkage of the coating material in the direction of movement of the support body 17 is reduced in a favorable manner by the transverse bores 42.
In a further embodiment of the invention, the lower guide webs can be connected to the support body 17 by positive locking on the latter for additional secure connection. For this purpose, holding grooves 43, into which the coating material penetrates, and holding ribs 44 are provided on the support body 17 and are surrounded by the coating body. This fixes the position, which is required for precise positioning of the sealing strips 33.