DE102006056087A1

DE102006056087A1 - Abstandhalter

Info

Publication number: DE102006056087A1
Application number: DE102006056087A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schupies; Stefan Dorn; Carsten Pfeuffer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-05-29
Also published as: US20080124010A1; US7798717B2

Abstract

Ein Abstandhalter (14; 114) für in einer Wälzlagerung geführte Wälzkörper (12), welche eine eine Rollachse (R1, R2) definierende Symmetrieachse aufweisen, um die sie in einer Umlaufbahn der Wälzlagerung abrollen, umfasst zwei mit Abstand einander gegenüberliegende Stirnteile (36, 38), die jeweils quer zur Bewegungsrichtung der Wälzkörper (12) angeordnet sind und Kontaktflächen (37, 39) für Abwälzflächen (50) der Wälzkörper (12) aufweisen, zwei mit Abstand einander gegenüberliegende Seitenteile (40, 42), wobei jeder der Seitenteile (40, 42; 140, 142) die beiden Stirnteile (36, 38) verbindet, eine plattenartige Form hat mit einer quer zur Rollachse (R1, R2) der Wälzkörper (12) verlaufenden Flachseite (60) zur Anlage an die Wälzkörper (12) und im Wesentlichen in Richtung der Rollachse (R1, R2) der Wälzkörper (12) verlaufenden Schmalseiten (62; 162) und gegenüber einer Biegung im Wesentlichen orthogonal zur Rollachse (R1, R2) der Wälzkörper (12) derart versteift ist, dass er bei seiner Bewegung entlang der Umlaufbahn seine Form im Wesentlichen beibehält, und wenigstens einen die beiden Seitenteile (40, 42; 140, 142) zwischen den beiden Stirnteilen (36, 38) verbindenden Steg (44), der Kontaktflächen (46, 48) für die Abwälzflächen (52) zweier aufeinander folgender Wälzkörper (12) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abstandhalter für in einer Wälzlagerung, insbesondere einer Lineareinrichtung, geführte Wälzkörper, welche eine Symmetrieachse aufweisen, um die sie in einer Umlaufbahn der Wälzlagerung abrollen. Die Erfindung betrifft zudem eine Lineareinrichtung mit solchen Abstandhaltern.
Um in Wälzlagerungen die Geräuschentwicklung und das Abrollverhalten der Wälzkörper zu verbessern, ist man bestrebt, diese durch geeignete Führungsstrukturen, z.B. Käfige, zu führen, die verhindern sollen, dass die Wälzkörper in direkten Kontakt miteinander gelangen oder dass zu große Abstände zwischen den Wälzkörpern auftreten. Bei Wälzkörpern, die eine Symmetrieachse aufweisen, welche deren Rollachse definiert, ist es darüber hinaus von Bedeutung, ein Verkippen der Symmetrieachsen der Wälzkörper zueinander während ihrer Rollbewegung zu vermeiden.
Unter Lineareinrichtungen sollen beispielsweise Linearführungen und Linearantriebe verstanden werden. Charakteristisch für eine Linearführung bzw. einen Linearantrieb ist, dass die Umlaufbahn der Wälzkörper zwischen geradlinigen und gekrümmt verlaufenden Abschnitten wechselt, bzw. zwischen unterschiedlich stark gekrümmten Abschnitten wechselt. Dies macht die Führung von Wälzkörpern durch geeignete Führungsstrukturen besonders anspruchsvoll, da einerseits für eine gute Führung eine gewisse Starrheit der Führungsstruktur erforderlich ist, andererseits aber aufgrund der unterschiedlichen Bahnradien eine außreichende Flexibilität der Führungsstruktur erforderlich ist, so dass völlig starre Käfige, wie bei Radiallagern üblich, nicht in Frage kommen.
Im Stand der Technik sind verschiedene Ansätze zur Führung von Wälzkörpern in Lineareinrichtungen in Betracht gezogen worden. Zum einen ist es bekannt, von einem Käfig völlig abzusehen und die Wälzkörper nur durch lose zwischen den Wälzkörpern angeordnete Abstandskörper, die vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt sind, voneinander zu trennen. Naturgemäß kann eine solche Anordnung nicht verhindern, dass sich die Abstände zwischen den Wälzkörpern in bestimmten Situationen vergrößern. Werden diese Abstände zu groß, besteht die Gefahr, dass sich die Abstandskörper verklemmen. Außerdem tragen solche unterschiedlichen Abstände der Wälzkörper zur Geräuschbildung bei. Im Falle von rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörpern besteht das zusätzliche Problem, dass durch beim Umlauf auf die Wälzkörper einwirkende Kräfte sich die durch die Symmetrieachse der Wälzkörper vorgegebenen Rollachsen der Wälzkörper zueinander verkippen, was durch lose Abstandskörper nicht verhindert werden kann. Daher müssen die Wälzkörper selbst mit ihren Stirnseiten an den Begrenzungswänden der Umlaufbahn geführt werden.
Aus der DE 20 2004 001 812 U1 ist es beispielsweise bekannt, Rollen einer Linearführung einzeln in einer Tasche zu lagern. Die Tasche ist gebildet durch zwei an den Abwälzflächen der Rollen anliegende Trennelemente, die an den Seiten durch ein gebogenes Zugband verbunden sind, das an den Stirnflächen der Rollen vorbei geführt ist.
Zur Verbesserung der Wälzkörperführung schlägt für rollenförmige Wälzkörper die DE 24 16 198 vor, zwei aufeinander folgende Rollen gemeinsam in einem in sich starren Halteelement aus Blech anzuordnen. Dieses Halteelement besitzt an seinen Stirnseiten den zylindrischen Konturen der Abwälzflächen der Rollen angepasste Kontaktflächen, die durch zwei bügelförmige Führungsteile verbunden sind. Die aus Blech bestehenden Führungsteile sind so geformt, dass sie für die erforderliche Steifigkeit des Halteelements sowohl gegenüber Verbiegungen in Richtung der Rollachse der Wälzkörper als auch gegenüber Verbiegungen quer zur Rollachse der Wälzkörper sorgen. Sie sind zudem durch einen Steg miteinander verbunden, der die zwei aufeinander folgenden Rollen voneinander trennt. Die Führungsteile liegen mit einer Schmalseite an den Stirnflächen der in das Halteelement eingesetzten Rollen an und greifen in eine Führungsnut der Umlaufbahn ein. Die einzelnen Halteelemente folgen in der Umlaufbahn lose aufeinander. Durch die starre Führung zweier Rollen erhält man bei gleichem Spiel der Führungsteile in der Führungsnut einen kleineren Verkippwinkel der Rollenachsen als bei einzelner Führung der Rollen.
Alternativ wurde zur besseren Führung von Wälzkörpern in Lineareinrichtungen vorgeschlagen, die Wälzkörper durch flexible Verbindungselemente in der Art einer Wälzkörperkette zu führen. Die Wälzkörperkette ist gebildet durch ein flexibles Verbindungsband, in dem Taschen zur Aufnahme der einzelnen Wälzkörper gebildet sind. Zum besseren Halt der Wälzkörper in den Taschen sind in der Regel an den Stirnseiten der Taschen den Konturen der Abwälzflächen der Wälzkörper angepasste Halteschalen gebildet. Die Flexibilität des Verbindungsbandes erlaubt es, dass das Band bei sich änderndem Krümmungsradius der Umlaufbahn seine Biegung entsprechend anpasst. Es kann hierfür zusätzlich in einer Führungsnut geführt sein (siehe beispielsweise die EP 1 403 541 B1 ). Problematisch bei Wälzkörperketten ist insbesondere die Einstellung einer möglichst gleichmäßigen Biegung des Verbindungsbandes, vor allem für geringe Umlenkradien. Der Flexibilität des Verbindungsbandes kommt daher entscheidende Bedeutung zu.
Schließlich ist es aus der US 2006/0120637 A1 bekannt, die Länge einer Rollenkette soweit zu verkürzen, dass im flexiblen Verbindungsband lediglich zwei Taschen für aufzunehmende Rollen ausgebildet sind, um auch enge Umlenkradien zu ermöglichen. Wegen der kurzen Länge der Kette und der Flexibilität des Verbindungsbands muss bei dieser Ausgestaltung jedoch ein gewisses Verkippen der Rollenachsen zueinander in Kauf genommen werden.
Eine weitere Variante eines Käfigs für eine Linearführung zeigt die DE 42 11 400 C2 . Bei dieser Variante ist der Käfig gebildet aus einzelnen Gliedern, die gelenkig miteinander verbunden sind. Von einem mittleren Stegteil eines jeweiligen Kettenglieds stehen zu jeder Seite zwei Laschenteile orthogonal ab. Die Wälzkörper sind in einer Tasche gelagert, die gebildet ist, indem die aufeinander zu gerichteten Laschenteile zweier Kettenglieder übereinander geschoben und an einem Gelenkpunkt verrastet werden. Durch diese Kette ist zwar eine Fixierung der Abstände aufeinander folgender Wälzkörper möglich, aufgrund des unvermeidlichen Spieles zwischen zwei aufeinander folgenden Kettenteilen nicht jedoch eine Führung der Wälzkörper derart, dass ein Verkippen der Rollachse vermieden wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abstandhalter schaffen, der steif genug ist, um ein Verkippen der Rollachse von Wälzkörpern zu vermeiden, aber der dennoch ausreichend Flexibilität gewährleistet und darüber hinaus kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Abstandhalter der genannten Art zwei mit Abstand einander gegenüber liegende Stirnteile aufweist, die jeweils quer zur Bewegungsrichtung der Wälzkörper angeordnet sind und Kontaktflächen für Abwälzflächen der Wälzkörper aufweisen, zwei mit Abstand einander gegenüber liegende Seitenteile aufweist, wobei jeder der Seitenteile die beiden Stirnteile verbindet, eine plattenartige Form hat mit einer quer zur Rollachse der Wälzkörper verlaufenden Flachseite zur Anlage an die Wälzkörper und im Wesentlichen in Richtung der Rollachse der Wälzkörper verlaufenden Schmalseiten und gegenüber einer Biegung im Wesentlichen orthogonal zur Rollachse der Wälzkörper derart versteift ist, dass er bei seiner Bewegung entlang der Umlaufbahn seine Form im Wesentlichen beibehält, sowie wenigstens einen die beiden Seitenteile zwischen den beiden Stirnteilen verbindenden Steg aufweist, an dem Kontaktflächen für die Abwälzflächen zweier aufeinander folgender Wälzkörper ausgebildet sind.
Die beispielsweise rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörper rollen bei ihrer Bewegung entlang der Umlaufbahn um eine senkrecht zur ihrer Bewegungsrichtung verlaufende Rollachse ab, die mit ihrer Symmetrieachse zusammenfällt. Die Stirnteile des Abstandhalters verlaufen daher im Wesentli chen parallel zur Rollachse der Wälzkörper. Die Verbindung der beiden Stirnteile definiert eine Längsrichtung der Seitenteile. Diese verläuft im Wesentlichen in Bewegungsrichtung der Wälzkörper, und zwar jeweils an gegenüber liegenden Seiten ihrer Umlaufbahn. Durch die Stirnteile und die Seitenteile ist somit eine ringförmig geschlossene Struktur gebildet, die eine Tasche zur Aufnahme von Wälzkörpern bildet.
Die Seitenteile liegen an seitlichen Stirnflächen der in den Abstandhalter eingesetzten Wälzkörper an. Sie stehen entlang ihrer Schmalseiten in Bewegungsrichtung der Wälzkörper seitlich ab und können daher, sofern gewünscht, in einer seitlich in die Begrenzung der Umlaufbahn eingearbeiteten Führungsnut geführt sein.
Aufgrund ihrer plattenartigen Form sind bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Abstandhalter die Seitenteile selbst steif gegen Verbiegung orthogonal zur Rollachse der Wälzkörper. Dies hat insbesondere zur Folge, dass die Seitenteile bei Durchlaufen eines gekrümmt verlaufenden Abschnittes der Umlaufbahn, z.B. in den beiden Umlenkbögen in einer Linearführung, ihre Form – zumindest in einer Projektion entlang der Rollachse – nicht ändern. Wegen ihrer dünneren Schmalseiten sind die Seitenteile jedoch durchaus biegsam gegenüber Verbiegung im Wesentlichen in Richtung der Rollachse. Damit ist auch der Abstandhalter an sich noch relativ biegsam gegenüber in Biegekräften in dieser Richtung. Gerade solche Biegekräfte sind jedoch eine Ursache für das oben erwähnte Verkippen der Rollachsen der Wälzkörper zueinander und sollten daher ebenfalls unterdrückt werden. Den Erfindern der vorliegenden Erfindung kommt das Verdienst zu, erkannt zu haben, dass es hierfür nicht unbedingt erforderlich ist, den Abstandhalter gegenüber Verbiegung in alle Richtungen zu versteifen. Vielmehr ist die Gesamtanordnung aus Abstandhalter und in diesen eingesetzten Wälzkörpern in der Tat ausreichend biegesteif, insbesondere gerade gegenüber den genannten Verbiegungen in Richtung der Rollachse, wenn – wie erfindungsgemäß vorgesehen – sowohl die Seitenteile des Abstandhalters jeweils mit ihrer dem Wälzkörper zugewandten Flachseite mit den Stirnflächen der Wälz körper als auch die Stirnteile des Abstandhalters jeweils mit ihren Anlageflächen mit den Abwälzflächen der Wälzkörper in flächiger Anlage stehen. Es stehen dann nämlich ringförmig um den Wälzkörper herum angeordnete Anlageflächen zur Verfügung, an denen dieser gleichzeitig anliegt. Daher kann der Wälzkörper insgesamt nahezu spielfrei an den Anlageflächen anliegen. Die Gesamtanordnung verhält sich damit wie ein massiver biegesteifer Körper.
Neben der eigentlichen Beabstandung der Wälzkörper voneinander, d.h. Führung der Wälzkörper in Bewegungsrichtung, ermöglicht der erfindungsgemäße Abstandhalter eine genaue Führung der Wälzkörper quer zur Bewegungsrichtung, d.h. eine Führung der Ausrichtung ihrer Rollachsen im Wesentlichen parallel zueinander, und dies, obwohl der Abstandhalter an sich nicht in alle Richtungen besonders biegesteif ist. Wie bereits ausgeführt, ist dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn Rollen als Wälzkörper eingesetzt werden, weil dann eine genaue Anordnung der durch die Symmetrieachse der Rollen fest vorgegebenen Rollachsen parallel zueinander sichergestellt werden kann. Dies ist auch bei stark unterschiedlichen Krümmungradien bzw. abwechselnden geraden und gekrümmten Abschnitten der Umlaufbahn möglich. Ein Verkippen der Rollachsen der Wälzkörper zueinander, eine wesentliche Verschleißursache bei mit Rollen als Wälzkörper ausgebildeten Lineareinrichtungen, kann damit wirkungvoll unterdrückt werden.
Die im Wesentlichen in Richtung der Rollachse der Wälzkörper gemessene Breite der Schmalseiten eines jeweiligen der Seitenteile ist in der Regel deutlich kleiner als die zwischen den seine Flachseite begrenzenden Längsrändern gemessene Breite seiner Flachseite. Die Breite ist zweckmäßigerweise definiert durch den Abstand der Längsränder voneinander. Vorzugsweise beträgt – im Mittel über die Gesamterstreckung der Seitenteile hinweg – die Breite der Schmalseite ein Zehntel bis ein Drittel, vorzugsweise ein Sechstel bis ein Viertel und ganz besonders bevorzugt ein Fünftel der Breite der Flachseite. Es ist dabei nicht erforderlich, dass die Längsränder immer genau parallel zueinander verlaufen, sondern es reicht aus, wenn ihr mittlerer Abstand, z.B. berechnet als arithmetisches Mittel aller Abstände in Längsrichtung, die Bedingung erfüllt.
Vorzugsweise sind die Seitenteile jeweils zwischen den beiden Stirnteilen bogenförmig gekrümmt, so dass ihre die Längsrichtung definierende Längsachse gekrümmt gegenüber einer geradlinigen Verbindung der Stirnenden verläuft. Die Krümmung ist derart, dass sich im Umlenkbereich der Umlaufbahn eine annähernd gleichmäßige Krümmung von Seitenteilen aufeinander folgender Abstandhalter ergibt. Der Verlauf der Seitenteile folgt damit ungefähr dem Verlauf, den eine geichmäßig gekrümmtes flexibles Verbindungsband einer Wälzkörperkette idealerweise nehmen würde. Wegen der größeren Steifigkeit der erfindungsgemäßen Abstandhalter gegenüber dem flexiblen Verbindungsband einer Wälzkörperkette kann jedoch eine bessere Führung der Wälzkörper erfolgen, insbesondere wenn diese abwechselnd Schub- und Zugbelastungen ausgesetzt sind. Die Bogenform der Abstandselemente, die nach Einsetzen von Wälzkörpern in sich steif sind, trägt wesentlich dazu bei, den Übergang der Abstandselemente vom einem geradlinigen in einen gekrümmten Abschnitt der Umlaufbahn zu erleichtern und insbesondere zu verhindern, dass aufeinander folgende Abstandselemente, sich ineinander verhaken, wenn ihre Stirnflächen aneinander stoßen.
Die gekrümmten Seitenteile können einen gleichmäßig gekrümmten inneren Längsrand haben und einen äußeren Längsrand haben, welcher von den stirnseitigen Enden der Seitenteile gleichmäßig gekrümmt ausgehend in einen abgeflachten mittleren Teil übergeht, wobei die Form der Seitenteile spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene zwischen den Stirnteilen ist und wobei die Radien der Krümmungen derart bemessen sind, dass die Seitenteile in allen Abschnitten der Umlaufbahn in eine in deren Seitenwänden ausgebildete Führungsnut eingreifen können.
Es ist auch denkbar, die Längsränder der Seitenteile mit Abknickungen zu versehen, die zu einem von der geradlinigen Verbindung der Stirnteile abweichenden Verlauf der Seitenteile in Längsrichtung führen.
Bevorzugt sind die Seitenteile symmetrisch zu einer Mittelebene zwischen den beiden Stirnteilen des Abstandhalters ausgebildet.
In einer günstigen Ausgestaltung haben die Seitenteile an ihrer einen dem Wälzkörper zugewandten Flachseite eine, bevorzugt flache oder konkave, Form, die der Form des Wälzkörpers angepasst ist. Es kommt dann zu einer großflächigen Anlage der Flachseite an der Stirnseite des jeweiligen Wälzkörpers mit der Folge einer gleichmäßig festen „Einspannung" des Wälzkörpers in der durch die Stirnteile und Seitenteile gebildeten Tasche, wobei auch unter Belastung weitgehende Spielfreiheit erzielbar ist.
An ihrer der einen Flachseite gegenüber liegenden, vom Wälzkörper abgewandten anderen Flachseite können die Seitenteile beispielsweise eine konvexe Form aufweisen. Unter einer konvexen Form soll hierbei sowohl eine beliebige Wölbung der Oberfläche nach außen als auch eine Ausbildung der Oberfläche mit Abknickungen oder Absätzen verstanden werden. Im Falle von Abknickungen kann beispielsweise die andere Flachseite aus mehreren Teilflächen unterschiedlicher Neigung zusammen gesetzt sein, wobei die Neigung der Teilflächen zur Mitte der anderen Flachseite hin immer geringer wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Variante haben die Seitenteile an der anderen Flachseite wenigstens eine Abschrägung, die die andere Flachseite mit einer der Schmalseiten des jeweiligen Seitenteils verbindet. Die Abschrägung bildet dabei eine, gewünschtenfalls umlaufende, fasenartige Abschrägung entlang der Kanten zwischen Flachseite und angrenzender Schmalseite bzw. angrenzenden Schmalseiten.
Die Ausgestaltung der anderen Flachseite mit wenigstens einer Abschrägung bietet Vorteile bei der Herstellung von Führungsnuten zum Eingriff der Seitenteile. Da beim Ausbilden einer Führungsnut in der Begrenzung des Umlaufkanals zum Eingriff der Seitenteile diese Führungsnut ebenfalls kor respondierende abgeschrägte seitliche Begrenzungen haben kann, kann diese Führungsnut so ausgebildet werden, dass sich keine Hinterscheidungen ergeben. Dadurch kann in einem einzigen Arbeitsgang zusammen mit weiteren vorzunehmenden Bearbeitungen die Führungsnut integral in dem beweglich geführten Element einer Lineareinrichtung ausgebildet werden, z.B. durch eine Schleifscheibe. Dies ermöglicht eine Erzeugung der Führungsnut, ohne dass zusätzliche Bauteile hergestellt und zusammengebaut werden müssten. Auch ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt beim Zusammenbau ist nicht erforderlich.
Wenn die Seitenteile an ihren Stirnseiten jeweils eine abgerundete Form haben und die vom Wälzkörper abgewandten Seiten der Stirnteile der Abrundung der der Stirnseiten der Seitenteile angepasst sind, trägt dies dazu bei, ein Verklemmen bei Anlage der Stirnflächen zweier Abtandhalter während ihres Umlaufs aneinander zu vermeiden werden. Solche Kollisionen könnten insbesondere beim Übergang vom geradlinigen Lastabschnitt der Umlaufbahn in den anschließenden Umlenkabschnitt auftreten.
Bevorzugt sind die beiden Stirnteile spiegelsymmetrisch – und zwar bezogen auf eine Mittelebene des Abstandhalters in dessen Längsrichtung – zueinander ausgebildet und weisen an ihrer dem Wälzkörper zugewandten Seite jeweils eine der Abwälzfläche des Wälzkörpers angepasste Form zur großflächigen Anlage an denselben auf.
An dem Steg sind vorzugsweise zwei entgegengesetzte Kontaktflächen für die Abwälzflächen zweier aufeinander folgender Wälzkörper zueinander spiegelsymmetrisch – und zwar bezogen auf eine Mittelebene des Stegs in Längsrichtung des Abstandhalters – ausgebildet. Sofern die Seitenteile einen gekrümmten Verlauf haben, ist es darüber hinaus günstig, wenn die Kontaktflächen für die Abwälzflächen der Wälzkörper am Steg derart angeordnet sind, dass sie gegenüber einer die Symmetrieachsen bzw. Rollachsen der in den Abstandhalter eingesetzten Wälzkörper verbindenden Ebene in Richtung der Krümmung der Seitenteile versetzt in Anlage mit den Wälzkörpern gelangen. Diese Anordnung hat zur Folge, dass die als Trennelemente wirkenden Stege radial nach außen versetzt zur Mittelachse der Umlaufbahn der Wälzkörper in der Umlaufbahn umlaufen. Sie können sich somit in gekrümmten Bereichen der Umlaufbahn relativ zu deren Achse ungehindert etwas nach radial innen verschieben ohne mit der inneren Begrenzungswand der Umlaufbahn zu kollidieren. Damit ist sichergestellt, dass es auch bei engen Umlenkradien nicht zu einer unerwünschten Vergrößerung des Spiels der Wälzkörper in ihren Taschen kommt.
Weiterhin liegen bevorzugt die an einem jeweiligen Stirnteil eines Abstandhalters ausgebildete Kontaktfläche für die Abwälzfläche des zugeordneten Wälzkörpers und die an dem Steg des Abstandhalters ausgebildete Kontaktfläche für die Abwälzfläche dieses Wälzkörpers einander bezüglich der Symmetrieachse bzw. Rollachse des in den Abstandhalter eingesetzten Wälzkörpers diametral gegenüber. Sie bilden somit eine optimale Anlage zum Halten des Wälzkörpers mit möglichst geringem Spiel.
Es hat sich gezeigt, dass eine besonders günstige Konfiguration vorliegt, wenn genau ein Steg in der Mitte zwischen den beiden Stirnteilen angeordnet ist. Dann sind immer zwei aufeinander folgende Wälzkörper in einen gemeinsamen Abstandhalter eingesetzt und somit bezüglich ihrer Lage zueinander fixiert. Der Abstandhalter ist bei dieser Konfiguration kurz genug, um trotz seiner Steifigkeit auch Umlaufbahnabschnitte, die engere Umlenkradien beschreiben, passieren zu können, ohne an Begrenzungen der Umlenkbahn oder einer ggfs. vorgesehenen Führungsnut anzustoßen. Gleichzeitig ist die Länge des Abstandhalters aber auch ausreichend, dass bei im Rahmen der Herstellungstoleranzen liegendem Spiel zwischen den seitlichen Führungswänden der Umlaufbahn bzw. Führungsnut und entsprechenden Anlageflächen an den Stirnseiten der Wälzkörper bzw. an den Seitenteilen des Abstandhalters zuverlässig die Rollachsen der Wälzkörper parallel zueinander gehalten werden können.
Der Abstandhalter kann beispielsweise kostengünstig aus Kunststoff gefertigt sein. Dies ist vor allem wegen des günstigeren Gleitverhaltens der Abwälzflächen der Wälzkörper relativ zu Kunststoff gegenüber Metall vorteilhaft. Die insgesamt geringere Steifigkeit eines aus Kunststoff gefertigten Abstandhalters gegenüber einem aus Metall gefertigten Abstandhalter wird durch die zusätzliche Versteifung des Abstandhalters im Zusammenspiel mit den weitgehend spielfrei darin gehaltenen Wälzkörpern mehr als ausgeglichen.
Die Erfindung findet vor allem Anwendung in Lineareinrichtungen, insbesondere Linearführungen oder Linearantrieben, welche ein längs eines linearen Führungselements unter Wälzbewegung von Wälzkörpern beweglich gelagertes Element umfassen. In solchen Lineareinrichtungen kann wenigstens ein Teil der Wälzkörper in einen Abstandhalter der genannten Art eingesetzt sein, bevorzugt werden jedoch alle Wälzkörper jeweils in solche Abstandhalter eingesetzt sein, die dann in loser Abfolge in der Umlaufbahn umlaufen. Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass es bei diesen Anwendungen darauf ankommt zwar einerseits eine möglichst steife Führungsstruktur zu finden, anderseits aber die Führungsstruktur auch beweglich genug sein muss, um sich ändernden Bahnradien anpassen zu können.
In dem beweglich geführten Element der Lineareinrichtung, beispielsweise dem Führungswagen einer Linearführung, ist in der Regel die Umlaufbahn für die Wälzkörper ausgebildet. Häufig ist darüber hinaus vorgesehen, dass in einer die Umlaufbahn begrenzenden Wand wenigstens abschnittsweise eine Führungsnut eingearbeitet ist. Wenigstens eines der Seitenteile des Abstandskörper kann dann in diese Führungsnut eingreifen um eine Seitenführung der Wälzkörper zu bewirken oder/und um zu verhindern, dass der Abstandhalter mit den darin befindlichen Wälzkörpern herausfällt, sobald das beweglich geführte Element vom linearen Führungselement abgezogen ist.
Die Führungsnut kann entweder in einem separaten Teil oder bevorzugt wenigstens abschnittsweise integral in dem beweglich gelagerten Element ausgebildet sein. Dies ist besonders dann günstig, wenn zur Ausbildung der Führungsnut keine Hinterschneidungen im beweglich geführten Teil ausgebildet werden müssen, weil dann die Führungsnut in einem einzigen Arbeitsgang zusammen mit der Ausbildung der Lauffläche für die Wälzkörper eingearbeitet werden kann. Um Hinterschneidungen vermeiden zu können, weist die Führungsnut bevorzugt abgeschrägte Seitenwände auf, die einen stumpfen Winkel relativ zum Nutgrund bilden. Dies ist dann möglich, wenn auch die Seitenteile des Abstandhalters an ihrem vom Wälzkörper abgewandten Flachseiten solche Abschrägungen aufweisen. Eine Führungsnut der beschriebenen Art kommt vor allem für dem Lastabschnitt der Umlaufbahn in Frage, in dem die Wälzkörper zwischen einer am beweglich geführten Element und einer am linearen Führungselement gebildeten Lauffläche abrollen. Die Wälzkörper werden im Lastabschnitt seitlich durch je eine im beweglichen Element ausgebildete seitliche Wand geführt. Es reicht an sich aus, nur an einer der seitlichen Wände eine Führungsnut vorzusehen. Selbstverständlich ist es allerdings besser, an beiden einander gegenüber liegenden seitlichen Wänden eine Führungsnut vorzusehen. In diesem Fall kann zur möglichst einfachen Herstellung eine der beiden Führungsnuten integral in dem Führungwagen ausgebildet sein, während die an der gegenüber liegenden Seitenwand befindliche Führungsnut an einem separaten Bauteil ausgebildet ist, das auf das bewegliche Element aufgesetzt ist.
Sofern der Abstandhalter gekrümmte Seitenteile aufweist ist er bevorzugt derart in der Umlaufbahn angeordnet, dass die Krümmung der Seitenteile der Krümmung der Umlaufbahn der Wälzkörper folgt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
1: in schematischer Form eine Draufsicht auf einen Teil einer Umlaufbahn einer Linearführung, in welcher Rollen als Wälzkörper in einer Ausführungsform von erfindungsgemäßen Abstandhaltern geführt sind,
2: die in der Linearführung aufeinander folgenden Abstandhalter gemäß 1 in Perspektivansicht, wobei die Begrenzungen der Umlaufbahn weggelassen sind,
3: eine alternative Ausführungsform für einen Abstandhalter in Perspektivansicht,
4 den Abstandhalter gem. 3 in einer Seitenansicht von rechts in 3,
5 den Abstandhalter gem. 3 in einer Seitenansicht von unten in 3,
6 eine Ansicht des Abstandhalters gemäß 1 und 2 in einer Ansicht entsprechend 4, wobei außerdem die Lage der in einem beweglich geführten Element einer Lineareinrichtung ausgebildeten Umlaufbahn samt Führungsnuten eingezeichnet ist,
7 eine Variante zu dem Abstandhalter gemäß 6 und
8 in schematischer Form eine Draufsicht auf einen Teil einer Umlaufbahn einer Linearführung mit leicht modifizierter Führungsnut.
In 1 ist in schematischer Form eine Draufsicht auf einen Teil einer Umlaufbahn 10 einer Linearführung gezeigt, in welcher Rollen 12 als Wälzkörper in erfindungsgemäßen Abstandhaltern (allgemein mit 14 bezeichnet) geführt sind. 2 zeigt zur Verdeutlichung die aufeinander folgenden Abstandhalter 14 bei der Linearführung 10 gemäß 1 mit eingesetzten Rollen 12 in Perspektivansicht, wobei zur besseren Sichtbarkeit der Abstandhalter die Begrenzungen der Umlaufbahn weggelassen sind. Die Umlaufbahn umfasst zwei geradlinige Bahnabschnitte 16, 18, von denen einer den Lastabschnitt und der andere den Rücklaufabschnitt der Wälzkörper 12 bildet. Zwischen den beiden geradlinigen Bahnabschnitten 16, 18 befindet sich ein gekrümmter Umlenkabschnitt 20. Ein weiterer diesem gegenüber liegender Umlenkabschnitt ist nicht gezeigt. Die in 1 gezeigte Umlaufbahn ist im Körper eines beweglich geführten Führungswagens der Linearführung 10 ausgebildet, mit der Maßgabe, dass im Lastabschnitt (z.B. in 1 der obere geradlinige Abschnitt 16) die in Umlaufrichtung äußere Begrenzung (in 1 mit 22 bezeichnet), an der die Wälzkörper 12 abrollen, durch die Führungsschiene gebildet ist. Alle anderen Laufflächen, nämlich die in Umlaufrichtung innere Begrenzungswand 22 des Lastabschnitts sowie die Begrenzungswände 24, 26, 28, 30, 32 des Rücklaufabschnitts 18 und der Umlenkabschnitte 20 sind im Führungswagen ausgebildet. An den die Laufflächen verbindenden Seitenwänden der Umlaufbahn, denen die Stirnflächen 52 der Wälzkörper 12 zugewandt sind, ist jeweils eine Führungsnut 34 ausgebildet.
Die Abstandhalter 14 umfassen je einen in Bewegungsrichtung (beispielhaft angedeutet durch den Pfeil v in 1) der Wälzkörper 12 vorderen Stirnteil 36 und hinteren Stirnteil 38. Die beiden Stirnteile 36, 38 sind durch zwei Seitenteile 40, 42 (in 1 ist nur einer dieser Seitenteile sichtbar) miteinander verbunden, die jeweils an den mit der Führungsnut 34 versehenen Begrenzungswänden an den Stirnflächen 52 der Wälzkörper 12 seitlich vorbei geführt sind.
Die Stirnteile 36, 38 weisen je eine Kontaktfläche 37, 39 auf, an der die Abwälzfläche 50 des jeweils in den Abstandhalter 14 eingesetzten Wälzkörpers 12 anliegt. Die Kontaktflächen 37, 39 sind der Form der Abwälzflächen 50 angepasst. Sie besitzen also bei der gezeigten Ausführungsform mit rollenförmigen Wälzkörpern 12 die Form von Mantelflächen eines Zylinders.
Die Seitenteile 40, 42 sind plattenartig ausgebildet. Sie besitzen jeweils eine äußere und eine innere Flachseite 58, 60 sowie eine Schmalseite 62. Die innere Flachseite 60 der Seitenteile 40, 42 liegt an der jeweils zugewandten Stirnseite 52 der Wälzkörper 12 an. Die gegenüber liegende äußere Flach seite 58 greift in die Führungsnut 34 ein, wie später noch näher erläutert wird.
Die Seitenteile 40, 42 sind in Längsrichtung gekrümmt ausgebildet. Die Abstandhalter 14 sind so angeordnet, dass die Biegung der Seitenteile 40, 42 mit der Richtung übereinstimmt, in der die Wälzkörper 12 umgelenkt werden. Dabei entspricht der Biegungsradius der Seitenteile 40, 42 in etwa dem Biegungsradius der Umlaufbahn im Umlenkabschnitt 20, so dass im Umlenkabschnitt 20 die Seitenteile 40, 42 jeweils entlang eines gedachten gleichmäßig gekrümmten Bogens aufeinander folgen.
Aufeinander folgende Abstandhalter 14 können jeweils mit ihrem vorderen Stirnteil 36 in Anlage an das hintere Stirnteil 38 des jeweils vorangehenden Abstandhalters 14 gelangen. Die Stirnteile 36, 38 berühren sich wegen der gekrümmten Form der Seitenteile 40, 42 dabei in den linearen Abschnitten 16, 18 der Umlaufbahn an ihren radial äußeren Enden und bewegen sich entlang einer Linie, die gegenüber der Achse A der Umlaufbahn (in 1 strichpunktiert angedeutet) radial nach innen versetzt ist. In den gekrümmten Bahnabschnitten (nur 20 in 1 gezeigt) sind sie jedoch derart zueinander verkippt, dass sie sich nunmehr mit ihren radial inneren Enden berühren. Dabei folgt ihre Bahn im Wesentlichen der Achse A der Umlaufbahn. Somit verlagern sich die Stirnenden 36, 38 von aufeinander folgenden Abstandhaltern 14, 14 in den Übergangsbereichen zwischen den linearen Abschnitten 16, 18 der Umlaufbahn und den gekrümmten Abschnitten 20 der Umlaufbahn in radialer Richtung relativ zueinander. Bei dieser Verlagerung kann es zu einem Verklemmen bzw. Verhaken der Stirnenden 36, 38 aufeinander folgender Abstandelemente 14, 14 kommen. Um dies zu vermeiden, sind die Stirnenden 36, 38 an ihren Außenseiten in radialer Richtung schalenförmig mit gleichmäßiger Krümmung ausgebildet und besitzen eine Mindesthöhe in radialer Richtung, die umso größer ist je geringer der Umlenkradius der Umlaufbahn in den gekrümmten Abschnitten 20 ist. Außerdem sind die Seitenteile 40, 42 an ihren Stirnenden sanft abgerundet ausgebildet, um sich im Wesentlichen der Schalenform der Außenfläche der Stirnteile 36, 38 anzupassen.
Die durch die Stirnteile 36, 38 und Seitenteile 40, 42 eines Abstandhalters 14 gebildete geschlossene ringförmige Struktur ist weiter unterteilt durch einen Steg 44, der die beiden Seitenteile 40, 42 genau in der Mitte zwischen den Stirnteilen 36, 38 verbindet. Der Steg 44 verläuft im Wesentlichen parallel zu den Stirnteilen 36, 38 und damit orthogonal zur Bewegungsrichtung v und parallel zur Rollachse R₁, R₂ der rollenförmigen Wälzkörper 12, die gleichzeitig deren einzige Symmetrieachse ist. An dem Steg 44 ist in Bewegungsrichtung v der Wälzkörper gesehen eine vordere und eine hintere Kontaktfläche 46, 48 ausgebildet, die der Form der Wälzkörper 12 angepasst ist und an der die Abwälzfläche 50 eines in den Abstandhalter 14 eingesetzten Wälzkörpers 12 anliegt. Damit sind in der geschlossenen Ringstruktur eines Abstandhalters 14 durch den Steg 14 zwei Taschen für die Aufnahme je eines Wälzkörpers 12 ausgebildet. Der Wälzkörper 12 liegt in der Tasche in vier verschiedenen Richtungen an mindestens 4 Kontaktflächen an, nämlich mit jeder seiner Stirnflächen 52 an einer jeweiligen Kontaktfläche des Seitenteils 40, 42 (Flachseite 60) und mit seiner Abwälzfläche 50 an einer Kontaktfläche 37, 39 des jeweiligen Stirnteils 36, 39 und an einer jeweiligen Kontaktfläche 46, 48 des Steges 44.
Die beiden Kontaktflächen 46, 48 des Steges 44 mit dem Wälzkörper 12 sind durch eine radial äußere und eine radial innere Fläche 54, 56 miteinander verbunden, welche im Wesentlichen parallel zueinander sind, wobei die radial äußere Fläche 54 größer ist als die gegenüberliegende radial innere Fläche 52. Der Kontaktflächen 46, 48 des Steges 44 liegen in den geradlinige Abschnitten 16,18 der Umlaufbahn damit gegenüber der Achse A der Umlaufbahn radial nach außen versetzt an den Abwälzflächen 50 des Wälzkörpers 12 an. In den gekrümmten Abschnitten verlagern sich die Stege 44 jedoch etwas zu der Achse A hin.
In 1 ist weiterhin angedeutet, dass bei der dort gezeigten Ausführungsform des Abstandhalters 14 jeder der Seitenteile 40, 42 an seiner der Füh rungsnut 34 zugewandten Flachseite 58 mit einem erhabenen zentralen Flächenabschnitt 58a ausgebildet ist, der über entlang der Ränder der Flachseite 58 umlaufend ausgebildete abgeschrägt verlaufende Abschnitte 58b in die jeweilige Schmalseite 62 des Seitenteils 40, 42 übergeht.
Wie später noch ausführlich erläutert wird, ragen die Seitenteile 40, 42 mit ihren Schmalseiten 62 seitlich über die Stirnflächen 52 der Wälzkörper 12 hinaus und greifen in die Führungsnut 34 ein. Die Form der Abstandhalter 14, vor allem die Krümmung ihrer Seitenteile 40, 42 und Anordnung der Kontaktflächen von Stirnteilen 36, 38 und Steg 44 zueinander ist dabei derart bemesssen, dass bei Bewegung der Abstandhalter 14 in der Umlaufbahn die Seitenteile 40, 42 an keiner Stelle an die Begrenzungswand der Führungsnut 34 anstoßen. Aus 1 ist entnehmbar, dass die Seitenteile 40, 42 bei zu starker Krümmung mit ihren beiden Längsenden an der inneren Begrenzung der Führungsnut 34 anstoßen können, wenn sich die Abstandhalter 14 in den geradlinigen Abschnitten der Umlaufbahn bewegen, und bei zu schwacher Krümmung mit ihren beiden Längsenden an der äußeren Begrenzung der Führungsnut 34 anstoßen können, wenn sich die Abstandhalter 14 in den gekrümmten Abschnitten der Umlaufbahn bewegen. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Seitenteile 40, 42 mit ihren äußeren Längsrändern 64 an den äußeren Begrenzungen der Führungsnut 34 anstoßen. Um dies zu vermeiden, kann es hilfreich sein, den äußeren Längsrand 64 der Seitenteile 40, 42 jeweils im mittleren Bereich 64c etwas abzuflachen, wie dies in 1 und 2 (siehe auch 5) gezeigt ist.
3 zeigt in Perspektivansicht eine alternative Ausführungsform 114 für einen erfindungsgemäßen Abstandhalter in Perspektivansicht. 4 zeigt denselben Abstandhalter 114 in einer Seitenansicht von rechts in 3. Schließlich zeigt 5 ebenfalls diesen Abstandhalter in einer Seitenansicht von unten in 3. Der Abstandhalter 114 unterscheidet sich von dem in 1 und 2 gezeigten Abstandhalter 14 lediglich hinsichtlich der Ausgestaltung seiner Seitenteile 140 und 142 mit einer vollständig planen äußeren Flachseite 158 ohne Abschrägungen. Alle anderen Merkmale des Abstand halters 114 und insbesondere seiner Seitenteile 140, 142 sind mit denjenigen bei der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform identisch. Dies gilt auch für die Anordnung der Abstandhalter 114 in einer Linearführung, die mit der in 1 und 2 gezeigten vollständig identisch ist. Daher sind bei dem in 3 bis 5 gezeigten Abstandhalter mit Ausnahme der Seitenteile 140, 142, ihrer in die Führungsnut 36 eingreifenden äußeren Flachseiten 158 und ihrer Schmalseiten 162 alle Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in 1 und 2. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird anstelle einer eigenen Beschreibung auf die Beschreibung aller dieser Elemente mit Ausnahme der äußeren Flachseiten 158 bezüglich 1 und 2 ausdrücklich verwiesen.
Anhand der 5 soll die geometrische Lage der einzelnen Elemente eines erfindungsgemäßen Abstandhalters 14, 114 näher erläutert werden. Gezeigt ist in 5 der Abstandhalter 114 gemäß 3 und 4. Alle folgenden Ausführungen gelten jedoch für den Abstandhalter 14 gemäß 1 und 2 in identischer Weise.
Bei dem Abstandhalter 114 gemäß 5 verläuft das symmetrisch zu einer Mittelebene M ausgebildete Seitenteil 140 zwischen den beiden Stirnteilen 36, 38 bogenförmig gekrümmt entlang einer Längsrichtung L (in 5 strichpunktiert angedeutet). Sein in 5 unterer Längsrand 61, der nach Einsetzen in eine Umlaufbahn einer Linearführung nach radial innen gerichtet ist, ist ebenfalls bogenförmig gekrümmt. Sein gegenüber liegender Längsrand 64 mit Teilabschnitten 64a, 64b, 64c (oben in 5), der nach Einsetzen in eine Umlaufbahn einer Linearführung nach radial außen gerichtet ist, verläuft in seinen beiden Randabschnitten 64a, 64b ebenfalls gleichmäßig gekrümmt. Die beiden gekrümmten Abschnitte 64a, 64b gehen jedoch sanft in einen zentralen abgeflachten Abschnitt 64c über, der beinahe geradlinig ausgebildet ist. Der Krümmungsradius der beiden gekrümmten Abschnitte 64a, 64b ist etwas kleiner als der Krümmungsradius des inneren Längsrands 61. Durch diese Form kann einerseits eine ausreichend starke Krümmung erhalten werden, um einen sanften Übergang von geradlinigen zu gekrümmten Abschnitten der Umlaufbahn zu erhalten, durch die Abschrägung wird andererseits aber auch vermieden, dass der Seitenteil mit seinem äußeren Längsrand an der Begrenzung der Führungsnut anstößt.
Die jeweils einem selben Wälzkörper zugeordneten Kontaktflächen 48 bzw. 39 und 46 bzw. 37 am Steg 44 und Stirnteil 38 bzw. 37 liegen einander bezüglich der jeweiligen Rollachse R₁ bzw. R₂, die mit der Symmetrieachse des Wälzkörpers 12 zusammenfällt, diametral gegenüber. Beide Kontaktflächen sind jeweils im Wesentlichen der Form der Abwälzfläche 50 des Wälzkörpers 12 angepasst und damit zylindrisch ausgebildet. Allerdings schließt sich jeweils an den zylindrischen Teil auf einer Seite noch ein kurzes geradliniges Stück 66, 68, 70, 72 an. Dieses kurze Ansatzstück sorgt jeweils dafür, dass bei Herstellung der Abstandhalter, bevorzugt einstückig aus Kunststoff im Spritzgussverfahren, ein Spritzgusswerkzeug zur Ausbildung der Taschen (in 5 für die linke Tasche jeweils durch strichpunktierte Umrandungen 74a und 74b angedeutet) ohne Behinderung in der durch jeweilige Doppelpfeile angedeuteten Richtung ein- und ausfahren kann, weil keine Hinterschneidungen gebildet werden. Auf den Halt der Wälzkörper in den Taschen haben die linearen Ansatzstücke 66, 68, 70, 72 – zumindest bei vernachlässigbarem Spiel der Wälzkörper- keinen Einfluss. Die Länge der linearen Ansatzstücke 66, 68, 70, 72 sollte darüber hinaus so bemessen sein, dass die Abmessung der sich ergebenden Öffnung, durch die der entsprechende Wälzkörper beim Zusammenbau eingeführt werden muss, nur so viel kleiner ist als der Durchmesser des Wälzkörpers, dass beim Eindrücken des Wälzkörpers keine plastische Verformung am Abstandhalter auftritt.
6 zeigt eine Ansicht des Abstandhalters gemäß 1 und 2 in einer Ansicht entsprechend 4. Somit kann für eine Beschreibung der einzelnen Elemente des Abstandhalters auf die vorangehenden Ausführungen verwiesen werden. Der Abstandhalter 14 ist in 6 mit Wälzkörpern 12 bestückt und in einer Lage gezeigt, in der die Wälzkörper 12 im Lastabschnitt einer Umlaufbahn zwischen einer ersten Lauffläche 80, die an einer nicht näher dargestellten Führungsschiene ausgebildet ist, und einer zweiten Lauffläche 82, die in einem ebenfalls nicht näher dargestellten relativ zu der Führungsschiene beweglich geführten Führungswagen ausgebildet ist, abrollen. Der Abstandhalter 14 umfasst zwei Stirnteile (von denen in 6 nur das hintere Stirnteil 38 gezeigt ist) und zwei Seitenteile 40, 42. Die Seitenteile 40, 42 greifen in je eine Führungsnut 34a, 34b ein, die jeweils am Führungswagen 82 ausgebildet sind. Die von den Stirnflächen 52 des Wälzkörpers 12 abgewandten Flachseiten 58 der Seitenteile 40, 42 sind bei der gezeigten Ausführungsform mit erhabenen zentralen Abschnitten 58a und seitlich umlaufenden Abschrägungen 58b ausgebildet. Die Führungsnuten 34a und 34b weisen deshalb entsprechend abgeschrägte seitliche Begrenzungen 86 auf, die den Abschrägungen 86 gegenüber liegen.
Die in 6 rechts abgebildete Führungsnut 34a ist integral in den Körper des Führungswagens, beispielsweise durch Ausschleifen, eingearbeitet. Für diese Führungsnut 34a ist es besonders vorteilhaft, dass die seitliche Begrenzung 86 der Führungsnut wegen der Abschrägungen 58b des Seitenteils 40 nicht in einem rechten Winkel zum Grund der Nut zu stehen braucht, sondern mit flacherem Neigungswinkel ansteigt, weil somit gegenüber der Angriffsrichtung einer Schleifscheibe (im Allgemeinen aus der Richtung des in 6 angedeuteten Pfeils P), mit der die Laufbahnfläche des Führungswagens ohnehin bearbeitet werden muss, keine Hinterschneidungen durch die Führungsnut 34a gebildet sind und die Nut im selben Arbeitsgang mit der Ausbildung der Konturen auf der betreffenden Seite des Führungswagens eingearbeitet werden kann.
Die gegenüber liegende seitliche Begrenzungswand des Lastabschnitts der Umlaufbahn ist bevorzugt nicht integral mit dem Körper des Führungswagens ausgebildet, sondern in einem separaten Kunststoffteil 84 ausgebildet, das auf den Körper des Führungswagens aufgesetzt ist.
Bei der in 6 gezeigten Variante liegen die Seitenteile 40, 42 mit Spiel d1 zum Grund der Führungsnut und Spiel d2 zu den seitlichen Begrenzungen der Führungsnuten 34a, 34b in den Führungsnuten 34a, 34b. Die Aufgabe der Nuten ist es in diesem Fall vor allem, die Wälzkörper gegenüber Herausfallen zu sichern, wenn der Führungswagen von einer Führungsschiene abgezogen ist, indem die Nuten über den Eingriff der Seitenteile 40, 42 die Abstandhalter 14 sichern und diese wiederum die Wälzkörper 12 in den Taschen halten. Die seitliche Führung der Wälzkörper 12, um eine Verkippung ihrer Rollachsen zueinander zu verhindern, wird bei dieser Variante hauptsächlich durch neben den Führungsnuten 34a, 34b angeordnete Seitenwandabschnitte 88a, 88b, 88c, 88d der Umlaufbahn geleistet. Diese Seitenwandabschnitte 88a, 88b, 88c, 88d stehen nämlich mit nur geringem Spiel in Eingriff mit den ihnen zugewandten Stirnflächen 52 der Wälzkörper 12. Der Hauptvorteil bei dieser Ausgestaltung liegt darin, dass nur Breitentoleranzen bei Ausbildung der Umlaufbahn und bei Herstellung der Wälzkörper das Spiel bestimmen, jedoch die Herstellungtoleranz der Breite der Schmalseite nicht berücksichtigt zu werden braucht.
7 zeigt demgegenüber eine gegenüber der in 6 gezeigten alternative Variante der Anordnung des Abstandhalters 14 im Lastabschnitt der Umlaufbahn. Diese Variante wird im Folgenden lediglich hinsichtlich ihrer Unterschiede zu der Variante gemäß 6 erläutert. Ansonsten wird auf die Beschreibung der 6 verwiesen.
Bei der Anordnung gemäß 7 dient der Eingriff der Seitenteile 40, 42 in die Führungsnuten 34a, 34b neben der Sicherung der Wälzkörper 12 gegenüber Herausfallen auch der Seitenführung der Abstandhalter 14 mit den darin gehaltenen Wälzkörpern 12 und damit der Unterdrückung eines Verkippens der Rollachsen der Wälzkörper. Aus diesem Grund erfolgt bei der Ausführungsform gemäß 7 der Eingriff der Seitenteile 40, 42 in die entsprechende Führungsnut 34a, 34b mit möglichst geringem Spiel. Zusätzliche Führungsabschnitte zwischen den Stirnflächen 52 der Wälzkörper 12 und den seitlichen Begrenzungswänden der Umlaufbahn sind nicht erforderlich.
8 zeigt in in schematischer Form eine Draufsicht auf einen Teil einer Umlaufbahn einer Linearführung mit leicht modifizierter Führungsnut 234 (wobei die Begrenzungswände der Umlaufbahn weggelassen sind). Bis auf die Führungsnut 234 ist die in 8 gezeigte Variante identisch mit der in 1 gezeigten Ausführungsform. Aus diesem Grund sind in 8 alle Komponenten mit Ausnahme der Führungsnut 234 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in 1. Im Folgenden wird nur die Führungsnut 234 näher erläutert und für die Beschreibung der übrigen Komponenten auf die vorangehenden Ausführungen verwiesen.
Die Breite der Führungsnut 234 ist im geradlinigen Abschnitt 16 der Umlaufbahn (diese Breite ist in 8 mit d1 bezeichnet) kleiner als die entsprechende Breite der Führungsnut im gekrümmten Abschnitt 20 der Umlaufbahn (diese Breite ist in 8 mit d2 bezeichnet). Die kleinere Breite d1 der Führungsnut 234 in geraden Umlaufbahnabschnitten gestattet dort eine engere Anlage der Stirnflächen der Wälzkörper 12 an der seitlichen Begrenzungswand der Umlaufbahn bzw. der seitlich vorstehenden Seitenteile 14 in der Führungsnut 234. Somit ergibt sich insgesamt eine verbesserte Seitenführung. Um die Nutbreite im geradlinigen Teil der Umlaufbahn möglichst gering halten zu können, weist der bei in der Umflaufbahn befindlichem Abstandhalter radial außen liegende Rand 64 des Seitenteils 14 die Abflachung 64c auf und ist der Krümmungsradius der beiden gekrümmten Abschnitte 64a, 64b des äußeren Rands 64 etwas größer als der Krümmungsradius des gegenüber liegenden Rands 61 auf der Innenseite des Abstandhalters.

Claims

Abstandhalter (14; 114) für in einer Wälzlagerung, insbesondere einer Linearführung oder/und einem Linearantrieb, geführte Wälzkörper (12), welche eine eine Rollachse (R₁, R₂) definierende Symmetrieachse aufweisen, um die sie in einer Umlaufbahn der Wälzlagerung abrollen, umfassend – zwei mit Abstand einander gegenüber liegende Stirnteile (36, 38), die jeweils quer zur Bewegungsrichtung der Wälzkörper (12) angeordnet sind und Kontaktflächen (37, 39) für Abwälzflächen (50) der Wälzkörper (12) aufweisen, – zwei mit Abstand einander gegenüber liegende Seitenteile (40, 42), wobei jeder der Seitenteile (40, 42; 140, 142) – die beiden Stirnteile (36, 38) verbindet, – eine plattenartige Form hat mit einer quer zur Rollachse (R₁, R₂) der Wälzkörper (12) verlaufenden Flachseite (60) zur Anlage an die Wälzkörper (12) und im Wesentlichen in Richtung der Rollachse (R₁, R₂) der Wälzkörper (12) verlaufenden Schmalseiten (62; 162) und – gegenüber einer Biegung im Wesentlichen orthogonal zur Rollachse (R₁, R₂) der Wälzkörper (12) derart versteift ist, dass er bei seiner Bewegung entlang der Umlaufbahn seine Form im Wesentlichen beibehält, und – wenigstens einen die beiden Seitenteile (40, 42; 140, 142) zwischen den beiden Stirnteilen (36, 38) verbindenden Steg (44), der Kontaktflächen (46, 48) für die Abwälzflächen (52) zweier aufeinander folgender Wälzkörper (12) aufweist.
Abstandhalter (14; 114) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen in Richtung der Rollachse (R₁, R₂) der Wälzkörper (12) gemessene Breite der Schmalseiten (62; 162) eines jeweiligen der Seitenteile (40, 42) kleiner ist als die zwischen den seine Flachseite (60) begrenzenden Längsrändern gemessene Breite seiner Flachseite (60).
Abstandhalter (14; 114) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – im Mittel über die Gesamterstreckung der Seitenteile (40, 42; 140, 142) hinweg – die Breite der Schmalseite (62) ein Zehntel bis ein Drittel, vorzugsweise ein Sechstel bis ein Viertel und ganz besonders bevorzugt ein Fünftel der Breite der Flachseite (60) beträgt.
Abstandhalter (14; 114) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenteile (40, 42; 140, 142) jeweils zwischen den beiden Stirnteilen (36, 38) gekrümmt verlaufen.
Abstandhalter (14; 114) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmten Seitenteile (40, 42; 140, 142) einen gleichmäßig gekrümmten inneren Längsrand (61) haben und einen äußeren Längsrand (64) haben, welcher von den stirnseitigen Enden des jeweiligen Seitenteils (40, 42; 140, 142) gleichmäßig gekrümmt ausgehend in einen abgeflachten mittleren Teil (64c) übergeht, wobei die Form der Seitenteile (40, 42; 140, 142) spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene (M) zwischen den Stirnteilen (36, 38) ist und wobei die Radien der Krümmungen derart bemessen sind, dass die Seitenteile (40, 42; 140, 142) in allen Abschnitten der Umlaufbahn in eine in deren Seitenwänden ausgebildete Führungsnut (34) eingreifen können.
Abstandhalter (14; 114) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenteile (40, 42; 140, 142) an ihrer einen den Wälzkörpern (12) zugewandten Flachseite (60) eine, bevorzugt flache oder konkave, Form aufweisen die der Form der Wälzkörper (12) zur großflächigen Anlage an denselben angepasst ist.
Abstandhalter (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenteile (40; 42) an ihrer der einen Flachseite (60) gegenüber liegenden, von den Wälzkörpern (12) abgewandten anderen Flachseite (58) eine konvexe Form aufweisen.
Abstandhalter (14) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenteile (40, 42) an der anderen Flachseite (58) wenigstens eine Abschrägung (58b) aufweisen, die die andere Flachseite (58a) mit einer der Schmalseiten (62) des jeweiligen Seitenteils verbindet.
Abstandhalter (14; 114) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenteile (40, 42; 140, 142) an ihren Stirnseiten jeweils eine abgerundete Form haben und die vom Wälzkörper abgewandten Seiten der Stirnteile (36, 38) der Abrundung der Stirnseiten der Seitenteile (40, 42; 140, 142) angepasst sind.
Abstandhalter (14; 114) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stirnteile (36, 38) spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind und an ihrer dem Wälzkörper (12) zugewandten Seite jeweils eine Kontaktfläche (37, 39) mit einer der Abwälzfläche (52) des Wälzkörpers (12) angepassten Form zur großflächigen Anlage an denselben aufweisen.
Abstandhalter (14; 114) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Steg (44) zwei entgegengesetzte Kontaktflächen (46, 48) für die Abwälzflächen (52) zweier aufeinander folgender Wälzkörper (12) zueinander spiegelsymmetrisch ausgebildet und derart angeordnet sind, dass sie gegenüber einer die Symmetrieachsen der in den Abstandhalter eingesetzten Wälzkörper (12) verbindenden Ebene in Richtung der Krümmung der Seitenteile (40, 42; 140, 142) versetzt in Anlage mit den Wälzkörpern (12) gelangen.
Abstandhalter (14; 114) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die an einem jeweiligen Stirnteil (36, 38) ausgebildete Kontaktfläche (37; 39) für die Abwälzfläche (52) des zugeordneten Wälzkörpers (12) und die an dem Steg (44) ausgebildete Kontaktfläche (46, 48) für die Abwälzfläche (52) dieses Wälzkörpers (12) einander bezüglich der Symmetrieachse des in den Abstandhalter (14, 114) eingesetzten Wälzkörpers (12) diametral gegenüber liegen.
Abstandhalter (14; 114) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Steg (44) in der Mitte (M) zwischen den beiden Stirnteilen (36, 38) angeordnet ist.
Abstandhalter (14; 114) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (14; 114) aus Kunststoff gefertigt ist.
Lineareinrichtung, insbesondere Linearführung oder Linearantrieb, umfassend ein längs eines linearen Führungselements unter Wälzbewegung von Wälzkörpern (12) beweglich gelagertes Element, wobei wenigstens ein Teil der Wälzkörper (12) in einen Abstandhalter (14; 114) nach einem der vorangehenden Ansprüche eingesetzt ist.
Lineareinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem beweglichen Teil die Umlaufbahn für die Wälzkörper (12) ausgebildet ist, wobei in einer die Umlaufbahn begrenzenden Wand wenigstens abschnittsweise eine Führungsnut (34) eingearbeitet ist, in die wenigstens eines die Seitenteile (40, 42; 140; 142) des Abstandskörper (14; 114) eingreift.
Lineareinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnut (34) wenigstens abschnittsweise integral in dem beweglich gelagerten Element ausgebildet ist.
Lineareinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (14; 114) gekrümmte Seitenteile (40, 42; 140, 142) aufweist und derart angeordnet ist, dass deren Krümmung der Krümmung der Umlaufbahn der Wälzkörper (12) folgt.