DE10109835A1

DE10109835A1 - linear guide

Info

Publication number: DE10109835A1
Application number: DE10109835A
Authority: DE
Inventors: Alexander Zernickel
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2002-09-05
Also published as: WO2002070193A1

Abstract

The invention relates to a linear guide for machine elements moving relative to one another, for example a carriage guide for machine tools, said guide containing a machine bed (1) as stationary machine element and a carriage (2) as movable machine element, which is supported by rolling bodies on the tracks in the machine bed (1) in such a way that it can move longitudinally. According to the invention, several axial roller bearings (3) having two rolling rings or rolling discs and a set of rolling bodies located between the latter are arranged in the carriage (2). At least one of said rolling discs culminates in a bushing and is retained in the carriage (2) while the other rolling disc is configured in the shape of a dome and is supported with its convex dome surface on the adjacent surface of the machine bed (1), wherein the central axis of the bushing is offset at an angle relative to the normal line of the surface of the machine bed (1).

Description

Field of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Linearführung für relativ zueinander bewegbare Ma schinenelemente, beispielsweise eine Schlittenführung für Werkzeugmaschi nen, welche als stationäres Maschinenelement ein Maschinenbett und als be wegliches Maschinenelement eine Schlitten enthält, der über Wälzkörper an Laufbahnen des Maschinenbettes längsverschieblich abgestützt ist.The invention relates to a linear guide for relatively movable Ma machine elements, for example a slide guide for machine tools nen, which as a stationary machine element a machine bed and as be Movable machine element contains a slide that is attached to rolling elements Raceways of the machine bed is supported in a longitudinally displaceable manner.

Ein solches Lager ist aus der Druckschrift DE 35 24 401 A1 bekannt. Dort ent hält das Maschinenbett an seiner Oberseite Führungsbahnen, auf denen Wälzkörper von Tragführungen abrollen. Auf den Tragführungen ist der Schlit ten verschiebbar abgestützt. Wie der Zeichnung entnommen werden kann, sind als Wälzkörper Rollen bzw. Nadeln verwendet, die gemeinsam in einem Käfig hintereinander angeordnet und geradlinig geführt sind. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass der Hub, den der Schlitten an dem Maschinenbett ausfüh ren kann, infolge der endlichen Länge der Tragführungen begrenzt ist.Such a bearing is known from DE 35 24 401 A1. Ent there holds the machine bed on its top guideways on which Unroll rolling elements from load-bearing guides. The Schlit is on the carrying guides slidably supported. As can be seen from the drawing Rollers or needles are used as rolling elements, which are together in a cage are arranged one behind the other and guided in a straight line. This arrangement has the disadvantage that the stroke that the carriage performs on the machine bed ren may be limited due to the finite length of the support guides.

Summary of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige, wartungsfreie, mit unbegrenztem Hub arbeitende Linearführung zu schaffen, die bauraumspa rend und toleranzunabhängig ist und eine hohe Flexibilität im Einsatz aufweist. Dabei sollen die relativ zueinander verschiebbaren Maschinenelemente des Linearlagers nahezu beliebige Konturen und Abmessungen aufweisen können. Es sollen reine lineare Bewegungen unter Last ausgeführt werden können. Bei einer Sonderausführung sollen zusätzlich Bewegungen mit Drehmomentüber tragungen möglich sein.The invention has for its object to provide an inexpensive, maintenance-free, To create linear guide working with unlimited stroke, the space-sa rend and independent of tolerance and has a high flexibility in use. The machine elements which can be displaced relative to one another should Linear bearing can have almost any contours and dimensions. Pure linear movements should be possible under load. at a special version is also intended to move with torque be possible.

Diese Aufgabe wird nach einem ersten Vorschlag erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem Schlitten mehrere Axialwälzlager mit jeweils zwei Laufrin gen oder Laufscheiben und einem dazwischen befindlichen Wälzkörpersatz angeordnet sind, von denen eine Laufscheibe zu einer Büchse vervollständigt und in dem Schlitten gehalten ist, während die andere Laufscheibe kalotten förmig ausgebildet und mit ihrer konvexen Kalottenfläche an der benachbarten Oberfläche des Maschinenbettes abgestützt ist, wobei die Mittelachse der Büchse um einen Winkel versetzt zu einer Normalen der Oberfläche des Ma schinenbettes angeordnet ist.According to a first proposal, this object is achieved according to the invention solved that in the slide several axial roller bearings, each with two races or discs and a roller set in between are arranged, of which a disc complements to a sleeve and held in the carriage while the other disc rotates shaped and with its convex dome surface on the neighboring Surface of the machine bed is supported, the central axis of the Sleeve offset by an angle to a normal of the surface of the Ma shine bed is arranged.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nach einem zweiten Vorschlag auch durch eine Linearführung gelöst, bei der in dem Schlitten mehrere Axialwälzlager mit jeweils zwei Laufringen und einem dazwischen befindlichen Wälzkörpersatz angeordnet sind, von denen eine Laufscheibe zu einer Büchse vervollständigt und in dem Schlitten gehalten ist, während die andere Laufscheibe kalotten förmig ausgebildet und mit ihrer konvexen Kalottenfläche in einem konkaven Oberflächenbereich des benachbarten Maschinenbettes abgestützt ist, wobei die Mittelachse der Büchse mit einem Versatz parallel verschoben zu einer Normalen des konkaven Oberflächenbereichs angeordnet ist.According to the invention, the task is also carried out according to a second proposal solved a linear guide in which several axial roller bearings in the slide two races each and a roller set in between are arranged, of which a disc complements to a sleeve and held in the carriage while the other disc rotates shaped and with its convex dome surface in a concave Surface area of the adjacent machine bed is supported, wherein the central axis of the sleeve is offset parallel to one with an offset Normals of the concave surface area is arranged.

Infolge der Parallelverschiebung der Büchsenachse einerseits und der konve xen Kalottenfläche der Laufscheibe andererseits, die sich in dem konkaven Oberflächenbereich des Maschinenbettes abstützt, ergibt sich eine Verschie bung von deren Berührungspunkt und damit ein Rotationshebel, der während der Linearbewegung des Schlittens eine Rotation der Laufscheibe bewirkt. Das Ausschalten des Einflusses von Maßtoleranzen wird durch eine toleranzunab hängige Positionierung des Axialwälzlagers in Bezug auf das Maschinenbett erreicht. Anstatt die Büchse mit ihrer Achse parallel verschoben anzuordnen, kann die gleiche Wirkung auch durch eine Anordnung der Büchse mit gegen über dem Maschinenbett geneigter Achse erzielt werden.As a result of the parallel displacement of the sleeve axis on the one hand and the convex xen calotte surface of the running disk on the other hand, which is in the concave Supporting surface area of the machine bed, there is a displacement Exercise from their point of contact and thus a rotary lever that during the linear movement of the carriage causes a rotation of the running disk. The Switching off the influence of dimensional tolerances is made independent of tolerance hanging positioning of the thrust roller bearing in relation to the machine bed reached. Instead of arranging the bush with its axis shifted parallel, can also have the same effect by arranging the bushing against above the machine bed inclined axis.

Brief description of the drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer den im folgenden näher beschrieben. Es zeigenEmbodiments of the invention are shown in the drawing and who described in more detail below. Show it

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Linearführung in einer perspektivischen Ansicht mit einem Querschnitt, welcher mit geneigter Achse ein gebaute Axialwälzlager zeigt; Figure 1 shows a linear guide according to the invention in a perspective view with a cross section, which shows a built axial roller bearing with an inclined axis.

Fig. 2 einen Querschnitt nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, je doch ohne Schlittenkonturen; FIG. 2 shows a cross section according to FIG. 1 in an enlarged representation, but without slide contours;

Fig. 3 einen Fig. 2 entsprechenden Querschnitt mit einem abgewan delten Axialwälzlager; Fig. 3 is a cross section corresponding to Fig 2 with a punched abgewan thrust roller bearing.

Fig. 4 einen Fig. 2 entsprechenden Querschnitt mit einem abgewan delten, um einen Versatz parallel verschobenen Axialwälzlager und einem Maschinenbett mit einem konkaven Oberflächenbe reich; Fig. 4 is a cross-section corresponding to Fig 2, rich with a abgewan punched by an offset parallel shifted thrust roller bearing and a machine bed with a concave Oberflächenbe.

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Lager nach Fig. 2 und einen dieses ent haltenden Schlitten, ausschnittsweise. Fig. 5 is a plan view of the bearing of FIG. 2 and one of these ent holding sled, in sections.

Detailed description of the drawing

Eine in den Fig. 1, 2 und 5 dargestellte erfindungsgemäße Linearführung besteht aus einem Maschinenbett 1, einem Schlitten 2 und mehreren Axial wälzlagern 3. Das Maschinenbett 1 weist eine ebene Oberfläche 4 auf, an wel cher die Axialwälzlager 3 abgestützt sind. Jedes Axialwälzlager 3 besteht aus einer Laufscheibe 6, einer kreiszylindrischen Büchse 7 und einem dazwischen angeordneten Wälzkörpersatz mit tragenden Wälzkörpern 5 und rücklaufenden Wälzkörpern 8, wobei als Wälzkörper Nadeln verwendet sind. Die Laufscheibe 6 ist kalottenförmig geformt und weist eine zu dem Maschinenbett 1 konvexe Kalottenfläche 9 auf, mit der sie an der benachbarten Oberfläche 4 des Ma schinenbettes 1 abgestützt ist. Dabei ergibt sich eine Punktberührung in einem Berührungspunkt 10.A linear guide according to the invention shown in FIGS . 1, 2 and 5 consists of a machine bed 1 , a carriage 2 and several axial roller bearings 3rd The machine bed 1 has a flat surface 4 on which the axial roller bearings 3 are supported. Each axial rolling bearing 3 consists of a running disk 6 , a circular cylindrical bushing 7 and a rolling element set with supporting rolling elements 5 and returning rolling elements 8 arranged therebetween, needles being used as rolling elements. The disc 6 is dome-shaped and has a to the machine bed 1 convex dome surface 9 with which it is supported on the adjacent surface 4 of the machine bed 1 Ma. This results in a point contact in a contact point 10 .

Die kalottenförmige Laufscheibe 6 stütz sich über die umlaufenden Wälzkörper 5 und 8 an dem als Laufbahn wirkenden Boden der Büchse 7 ab, die ein spanlos geformtes Bauteil ist. Die Büchse 7 ist jeweils in eine Bohrung des Schlittens 2 eingepreßt. Dabei ist sie so angeordnet, dass die Mittelachse 11 der Büchse 7 gegenüber einer Normalen 12 der Oberfläche 4 mit einem Winkel α geneigt angeordnet ist.The dome-shaped disc 6 is supported by the circumferential rolling elements 5 and 8 on the bottom of the bush 7 , which acts as a raceway and is a non-cutting component. The bushing 7 is pressed into a bore of the carriage 2 . It is arranged in such a way that the central axis 11 of the sleeve 7 is inclined at an angle α with respect to a normal 12 of the surface 4 .

Infolge dieser Neigung ergibt sich eine Verlagerung des Berührungspunktes 10 um das Maß b aus der Normalen 12, welches als Rotationshebel bezeichnet werden kann. Während einer Linearbewegung des Schlittens 2 gegenüber dem Maschinenbett 1 bewirkt dieser Rotationshebel b eine Rotation der Laufscheibe 6 um den Berührungspunkt bzw. die entstehende Berührungslinie 10.As a result of this inclination, the point of contact 10 is displaced by the dimension b from the normal 12 , which can be referred to as a rotary lever. During a linear movement of the slide 2 relative to the machine bed 1 , this rotary lever b causes the running disk 6 to rotate about the point of contact or the contact line 10 that is created .

Eine toleranzunabhängige Positionierung der Axialwälzlager 3 zu dem Maschi nenbett 1 wird während der Montage am Schlitten 2 wie folgt erreicht: Die Axialwälzlager 3 werden in die Bohrungen so tief bzw. so lange eingepreßt, bis der gewünschte Kontakt an dem Maschinenbett 1 erreicht ist, was man an dem Maß des Kraftanstiegs erkennen kann. A tolerance-independent positioning of the axial rolling bearing 3 to the Maschi nenbett 1 is achieved during assembly of the carriage 2 as follows: The thrust roller bearing 3 are pressed so deep into the holes, or so long, until it reaches the desired contact on the machine bed 1, which is can recognize by the amount of force increase.

Fig. 3 zeigt eine wartungsfreie Variante eines Axialwälzlagers 13, in dessen Büchse 14 zusätzlich ein Dichtungsring 15 eingesetzt ist. Im Übrigen ist dieses Lager ebenso aufgebaut, wie das Axialwälzlager 3 in Fig. 2, mit jeweils einem Käfig 16 für die zu führenden Wälzkörper 5 und 8. FIG. 3 shows a maintenance-free variant of an axial roller bearing 13 , in the bush 14 of which a sealing ring 15 is additionally inserted. Otherwise, this bearing is constructed in the same way as the axial roller bearing 3 in FIG. 2, each with a cage 16 for the rolling elements 5 and 8 to be guided.

In Fig. 4 ist in die Bohrung des Schlittens 2 als Axialwälzlager 17 ein Axial- Schrägnadellager mit seiner Büchse 18 eingepreßt. Die Laufscheibe 6 des Axialwälzlagers 17 stützt sich mit ihrer konvexen Kalottenfläche 9 in einem konkaven Oberflächenbereich 19 des hier abgewandelten Maschinenbettes 20 ab. Die Bohrung zur Aufnahme der Büchse 18 ist in dem Schlitten 2 so ange ordnet, dass die Mittelachse 11 der Büchse gegenüber einer Normalen 12 des konkaven Oberflächenbereichs 19 mit einem Versatz a parallel verschoben angeordnet ist. Dadurch entsteht ebenso, wie bei den Ausführungen nach den Fig. 1 bis 3, ein Rotationshebel b für die Laufscheibe 6 und der dadurch bedingte Rotationseffekt um den Berührungspunkt 10 bzw. dessen Berüh rungslinie.In Fig. 4, an axial angular needle bearing with its bush 18 is pressed into the bore of the carriage 2 as an axial roller bearing 17 . The running disk 6 of the axial roller bearing 17 is supported with its convex spherical surface 9 in a concave surface area 19 of the machine bed 20 modified here. The bore for receiving the sleeve 18 is arranged in the carriage 2 so that the central axis 11 of the sleeve is arranged parallel to a normal 12 of the concave surface area 19 with an offset a. This also creates, as in the embodiments according to FIGS. 1 to 3, a rotary lever b for the running disk 6 and the resulting rotation effect around the point of contact 10 or its contact line.

Bei allen Ausführungsbeispielen kann das jeweilige Lager durch eine Ver stemmung 21 (Fig. 1) des Werkstoffs des Schlittens 2 oder mittels eines Sprengringes in der Bohrung des Schlittens befestigt werden.In all of the exemplary embodiments, the respective bearing can be fastened by a calking 21 ( FIG. 1) of the material of the slide 2 or by means of a snap ring in the bore of the slide.

Fig. 5 zeigt die Kontur des Bodens der Büchse 7 nach Fig. 2 in der Drauf sicht mit dem verschränkten Bereich 22 in der Form eines versetzten Kreises 23. Zur richtigen Positionierung der Büchse 7 in dem Schlitten 2 sind Vertie fungen 24 der Büchse vorgesehen, in die entsprechende Wülste des Schlittens eingreifen. Fig. 5 shows the contour of the bottom of the sleeve 7 of FIG. 2 in a plan view with the interleaved area 22 in the form of an offset circle 23rd For correct positioning of the sleeve 7 in the carriage 2 , recesses 24 of the sleeve are provided, engage in the corresponding beads of the carriage.

Für die erfindungsgemäße Linearführung kommen unterschiedliche Ausfüh rungsformen der zu verwendenden Lager in Betracht. Das Lager kann jeweils ein Axial-Nadellager, ein Axial-Kugellager oder ein Axial-Schrägnadellager sein. Das Axial-Schrägnadellager ist besonders für Anwendungen mit einer Drehmomentübertragung von Vorteil. Bei ihm ist die Aufnahme hoher Seiten kräfte möglich. Different designs come for the linear guide according to the invention forms of the bearings to be used. The camp can each an axial needle bearing, an axial ball bearing or an axial angular needle bearing his. The axial angular contact needle bearing is particularly suitable for applications with one Torque transmission is an advantage. With him is the inclusion of high pages powers possible.

Die Zahl der Lager pro Lagereinheit ist je nach deren Anwendung variabel.The number of bearings per storage unit is variable depending on their application.

Fig. 1 zeigt eine einfache Anordnung mit drei Axialwälzlagern zur Abstützung des Schlittens 2 auf der Oberfläche 4 des Maschinenbettes 1. Zur Vorspan nung der Laufscheiben und zum Toleranzausgleich kann eine Feder zwischen dem Boden der Büchse 7 und einer dann erforderlichen zusätzlichen Lauf scheibe vorgesehen werden. Fig. 1 shows a simple arrangement with three axial rolling bearings for supporting the carriage 2 on the surface 4 of the machine bed 1. To preload the running disks and to compensate for tolerances, a spring can be provided between the bottom of the bushing 7 and an additional running disk which is then required.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Maschinenbett
machine bed

22

Schlitten
carriage

33

Axialwälzlager
thrust roller bearing

44

ebene Oberfläche
flat surface

55

tragender Wälzkörper
load-bearing rolling element

66

Laufscheibe
sheave

77

Büchse
rifle

88th

rücklaufender Wälzkörper
returning rolling elements

99

Kalottenfläche
calotte

1010

Berührungspunkt
point of contact

1111

Mittelachse
central axis

1212

Normale
normal

1313

Axialwälzlager
thrust roller bearing

1414

Büchse
rifle

1515

Dichtungsring
sealing ring

1616

Käfig
Cage

1717

Axialwälzlager
thrust roller bearing

1818

Büchse
rifle

1919

konkaver Oberflächenbereich
concave surface area

2020

Maschinenbett
machine bed

2121

Verstemmung
caulking

2222

verschränkter Bereich
entangled area

2323

versetzter Kreis
staggered circle

2424

Vertiefung
a Versatz
b Maß, Rotationshebel
α Winkel
deepening
a offset
b Dimension, rotary lever
α angle

Claims

1.Linear guide for machine elements that can be moved relative to one another, for example a slide guide for machine tools, which contains a machine bed ( 1 ) as a stationary machine element and a slide ( 2 ) as a movable machine element, which via rolling elements ( 5 , 8 ) on raceways of the machine bed ( 1 ) is supported in a longitudinally displaceable manner, characterized in that in the slide ( 2 ) there are several axial rolling bearings ( 3 , 13 ), each with two races or running disks and a rolling element set in between, of which a running disk forms a bush ( 7 , 14 ) completed and held in the carriage ( 2 ) while the other disc ( 6 ) is dome-shaped and with its convex dome surface ( 9 ) is supported on the adjacent surface ( 4 ) of the machine bed ( 1 ), the central axis ( 11 ) the sleeve ( 7 , 14 ) offset by an angle (a) to a normal ( 12 ) of the Surface ( 4 ) of the machine bed ( 1 ) is arranged.

2.Linear guide for machine elements which can be moved relative to one another, for example a slide guide for machine tools, which contains a machine bed ( 20 ) as a stationary machine element and a slide ( 2 ) as a movable machine element which has rolling elements ( 5 , 8 ) on raceways of the machine bed ( 20 ) is arranged in a longitudinally displaceable manner, characterized in that in the slide ( 2 ) a plurality of axial roller bearings ( 17 ) are arranged, each with two races and a set of rolling elements located between them, one of which completes a running disk to form a bush ( 18 ) and in the slide ( 2 ) is held while the other running disk ( 6 ) is dome-shaped and is supported with its convex dome surface ( 9 ) in a concave surface area ( 19 ) of the adjacent machine bed ( 20 ), the central axis ( 11 ) of the bush ( 18 ) with an offset (a) shifted parallel to a normal ( 12 ) d it is arranged concave surface area ( 19 ).

3. Linear guide according to claim 1, characterized in that the axial rolling bearing ( 13 ) is filled with grease and holds a sealing ring ( 15 ) ent, whereby it is maintenance-free.

4. Linear guide according to claim 1, characterized in that the bottom of the sleeve ( 7 ) has a region ( 22 ) which is inclined from its normal to the normal ( 12 ) plane inclined by the angle (α).

5. Linear guide according to claim 1 or 2, characterized in that the running disks are produced by cold forming (without cutting).