DE102008022169B3

DE102008022169B3 - Verfahren zur Herstellung eines Kugelkäfigs sowie ein nach dem Verfahren hergestellter Kugelkäfig

Info

Publication number: DE102008022169B3
Application number: DE200810022169
Authority: DE
Inventors: Henning Klempp
Original assignee: Fibro GmbH
Current assignee: Fibro GmbH
Priority date: 2008-05-05
Filing date: 2008-05-05
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2028-05-06
Also published as: WO2009135451A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelkäfigs, insbesondere eines Kugelkäfigs zur Anwendung in Säulenführungsgestellen, umfasst folgende Verfahrensschritte: - Bereitstellen einer zylindrischen Hülse (1) aus Metall und von Kugeln, insbesondere von Stahlkugeln (2), - Erzeugen von Aufnahmen für die Kugeln (2) in der Wandung der Hülse (1) nach vorgegebenem Muster, - Entgraten und Reinigen der Oberflächen, - Einlegen der Kugeln (2), - Prüfen auf Vollständigkeit und - Schließen der Aufnahmen zum Halten der Kugeln (2) in der Aufnahme. Ein Kugelkäfig ist entsprechend ausgebildet, nämlich durch eine auf der Außenseite durch Materialverdrängung erzeugte Textur, die als Rille (4) ausgeführt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelkäfigs, insbesondere eines Kugelkäfigs zur Anwendung in Säulengestellen. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kugelkäfig, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.
Kugelkäfige sind hinlänglich aus der Praxis bekannt und werden meist als Linearführungen verwendet. Lediglich beispielhaft sei dazu auf die DE 693 03 451 T2 , DE 197 27 381 A1 , DE 1 284 700 B und DE 77 04 222 U verwiesen. Die meisten aus der Praxis bekannten Kugelkäfige sind in der Konstruktion und daher auch in der Fertigung äußerst aufwändig, insbesondere dann, wenn es sich um relativ große Kugelkäfige handelt, wie sie beispielsweise in Säulengestellen im Maschinenbau Anwendung finden.
Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kostengünstigen und somit einfachen Herstellung eines Kugelkäfigs anzugeben, wobei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare Kugelkäfig eine einfache Konstruktion aufweisen soll. Des Weiteren ist ein entsprechend gefertigter Kugelkäfig anzugeben.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch ein Verfahren mit einer Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst demnach folgende Verfahrensschritte:

– Bereitstellen einer zylindrischen Hülse aus Metall und Kugeln, wobei die Wanddicke der Hülse kleiner als der Durchmesser der Stahlkugel ist,
– Erzeugen von Aufnahmen für die Stahlkugel in der Wandung der Hülse, wobei die Aufnahmen in nebeneinander liegenden Reihen die Hülse äquidistant umlaufen und die Aufnahmen benachbarter Reihen versetzt zueinander ausgebildet werden, durch Bohren von Löchern so, dass auf der Innenseite der Hülse jeweils eine Art offenes Sackloch mit innerem Rand zum Halten der Kugeln innerhalb der jeweiligen Aufnahme entsteht,
– Entgraten und Reinigen der Oberflächen der mit Aufnahmen für die Kugeln versehenen Hülse,
– Einlegen der Kugeln in die Aufnahmen der Hülse mit Hilfe einer Einlegevorrichtung und
– Schließen der Aufnahmen zum Halten der Kugeln durch Verformung und Materialverdrängung auf der Außenseite der Hülse derart, dass die Kugeln in den Aufnahmen drehbar gehalten werden.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass es in einfacher Weise möglich ist, einen Kugelkäfig, insbesondere zur Anwendung in Säulenführungsgestellen, unter Verwendung einer zylindrischen Hülse herzustellen. Entsprechend werden zunächst die Hülse und dort einzusetzende Kugeln, insbesondere Stahlkugeln, bereitgestellt. Danach werden Aufnahmen für die Kugeln in der Wandung der Hülse erzeugt, und zwar nach vorgegebener Anordnung. Die Anordnung ist dabei so ausgelegt, dass die Kugeln – sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite der Hülse optimal auf den Oberflächen der zu führenden Maschinenbauteile abrollen.
Nach dem Erzeugen der Aufnahmen für die Kugeln werden die Aufnahmen bzw. wird die Oberfläche entgratet und gereinigt. Danach werden die Kugeln eingelegt. Es findet eine Prüfung auf Vollständigkeit der Kugeln statt. Anschließend werden die Aufnahmen zum Halten der Kugeln in der Aufnahme zumindest geringfügig geschlossen.
In vorteilhafter Weise dient als Hülse ein zylindrisches Rohr aus Messing. Andere leicht verformbare Materialien sind entsprechend dem Bedarf verwendbar.
Grundsätzlich wird eine Hülse verwendet, deren Wanddicke kleiner ist als der Kugeldurchmesser. Mit anderen Worten weisen die Kugeln einen zumindest geringfügig größeren Durchmesser auf, als die Wanddicke der Hülse.
Die Aufnahmen werden auf einfachste Weise in die Hülse hinein gebohrt. Dabei werden die Aufnahmen derart gebohrt, dass auf der Innenseite der Hülse eine Art offenes Sackloch mit innerem Rand zum Halten der Kugel innerhalb der jeweiligen Aufnahme entsteht. Mit anderen Worten wird gerade soweit in die Hülse gebohrt, dass eine Kugel auf der Innenseite der Hülse nach innen herausragt, jedoch nicht aus der Aufnahme nach innen herausfallen kann. Somit ist zumindest auf einer Seite der Bohrung eine Art Lager für die Kugel geschaffen.
In besonders vorteilhafter Weise wird die Bohrung derart angelegt, dass der innere Rand in etwa dem Radius der Kugel angepasst ist. Ein ungehindertes Drehen der Kugel ist dadurch begünstigt.
In ganz besonders vorteilhafter Weise werden über eine entsprechende Spindel bzw. Spindelanordnung mehrere Aufnahmen gleichzeitig gebohrt. Zum Bohren der Aufnahmen ist die Hülse auf einem drehenden Ständer angeordnet, so dass entlang dem Umfang die Bohrungen angelegt werden können.
Die Aufnahmen werden derart gebohrt, dass sie in nebeneinander liegenden Reihen die Hülse äquidistant umlaufen, wobei die Aufnahmen benachbarter Reihen versetzt zueinander ausgebildet sind.
Die Aufnahmen werden in weiter vorteilhafter Weise derart von außen gebohrt, dass die Kugeln mit Spiel in die Bohrungen hinein passen und im eingesetzten Zustand beidseitig aus der Hülse zumindest geringfügig heraus ragen. Wie bereits zuvor erwähnt, ist die Bohrung als eine Art offenes Sackloch ausgeführt, wobei das Sackloch bzw. der innere Rand in etwa dem Radius der Kugel angepasst ist.
Nach dem Anlegen der Aufnahmen werden die Kugeln in einer besonderen Einlegevorrichtung in die Aufnahmen eingelegt, wobei eine Vielzahl von Kugeln bei quer liegender, langsam drehender Hülse über einen Trichter oder eine sonstige Aufgabeeinrichtung auf die Oberfläche der Hülse aufgegeben und die Kugeln dadurch automatisch in die Aufnahmen eingelegt werden. Wesentlich dabei ist, dass die eingesetzten Kugeln durch eine die Hülse zumindest teilweise umgebende Hülle oder dgl. gehalten werden, so dass die einmal in die Aufnahmen eingesetzten Kugeln auch tatsächlich in den Aufnahmen verbleiben.
Nach dem Einlegen der Kugeln erfolgt durch Drehen der Hülse eine visuelle Prüfung auf Vollständigkeit und/oder auf Lauffähigkeit der Kugeln.
Danach findet das sog. Einrollen der Kugeln statt, wonach nämlich die Aufnahmen auf der Außenseite der Hülse durch Materialverformung bzw. durch Materialverdrängung derart geschlossen bzw. in der Öffnung reduziert werden, dass die Kugeln in den Aufnahmen drehbar gehalten sind. Letztendlich handelt es sich bei dem Einrollen um einen Prägevorgang, wonach die Materialverformung durch die Hülsenoberfläche gleichzeitig oder nacheinander für eine oder mehrere Reihen von Kugeln erfolgt. In besonders vorteilhafter Weise sind dazu umlaufende Schneid-/Prägewerkzeuge vorgesehen, wobei vorzugsweise durch Schneidräder oder dgl. das Material der Hülsenoberfläche zumindest geringfügig verformt wird, so dass die die Aufnahme bildende Bohrung an der Oberfläche deformiert, wodurch die Bohrung im Querschnitt der Öffnungsbereiches oval ausgebildet wird. Nach diesem Vorgang sind die Kugeln beidseitig in der Aufnahme gehalten und können innerhalb der Aufnahme frei drehen. Der Grad der Deformation wird derart bestimmt, dass ein freies Drehen der Kugeln innerhalb der Aufnahme gerade noch möglich ist.
Nach der eigentlichen Fertigung wird der Kugelkäfig mit den eingesetzten Kugeln gereinigt. Nach dem Reinigen wird der Kugelkäfig geölt bzw. eingefettet. Eine abschließende optische Prüfung sowie eine Funktionsprüfung sind von Vorteil. Die Prüfungen können automatisch erfolgen. Die visuelle Überprüfung kann über ein Kamerasystem mit automatischer Bilderkennung vorgenommen werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Kugelkäfig handelt es sich um einen Kugelkäfig zur reibungsarmen Führung zweier koaxial zueinander angeordneter, gegeneinander bewegbarer Bauteile, insbesondere in Säulenführungsgestellen. Der Kugelkäfig umfasst eine zylindrische Hülse aus Metall und in Aufnahmen eingesetzte, gegen Herausfallen gesicherte drehbare Stahlkugeln, die beidseitig der Hülse aus der Wandung der Hülse zumindest geringfügig herausragen. Auf der Außenseite ist eine durch Materialverdrängung erzeugte Textur vorgesehen, die als umlaufende Rille ausgeführt ist.
Die Rillen umlaufen die Hülsen, da nämlich die Aufnahmen und somit die Kugeln in die Hülse umlaufenden Reihen angeordnet sind. Zwischen jeder Reihe von Kugeln ist eine Rille ausgebildet, wobei die Rillen parallel zueinander verlaufen.
Die Aufnahmen sind zumindest an der Oberfläche im Querschnitt geringfügig oval ausgebildet, was auf die Deformation durch Verformung zurückzuführen ist.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kugelkäfigs anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Kugelkäfigs anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
die einzige Figur in einer schematischen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kugelkäfigs, der zur reibungsarmen Führung zweier koaxial zueinander angeordneter Maschinenbauteile, bspw. in Säulenführungsgestellen, dient.
Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kugelkäfig umfasst eine aus Messing hergestellte Hülse 1, in die Kugeln 2 eingesetzt sind. Die Kugeln 2 sitzen in durch Bohrungen angelegten Ausnehmungen und sind gegen Herausfallen gesichert.
Die einzige Figur zeigt deutlich, dass die Kugeln 2 in umlaufenden Reihen 3 angeordnet sind, wobei zwischen den Reihen 3 bzw. den Kugeln 2 Rillen 4 durch Prägen bzw. Materialverformung angelegt sind, die erkennen lassen, dass gegenüber den Kugeln 2 bzw. den in der Figur nicht erkennbaren Aufnahmen das Material der Hülse 1 zumindest geringfügig verdrängt ist, nämlich dahingehend, dass die Kugeln 2 in den Aufnahmen zur Außenseite hin gegen Herausfallen gesichert sind.
Hinsichtlich weiterer Ausführungen, die sich der einzigen Figur nicht entnehmen lassen, sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge stellten Kugelkäfigs lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.

1: Hülse
2: Stahlkugel
3: Reihe
4: Rille

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kugelkäfigs aus einer zylindrischen Hülse (1) und darin montierten Kugeln (2) zur Verwendung in Säulenführungsgestellen, mit folgenden zeitlich aufeinander folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen einer zylindrischen Hülse (1) aus Metall und Kugeln (2), wobei die Wanddicke der Hülse (1) kleiner als der Durchmesser der Stahlkugel (2) ist, – Erzeugen von Aufnahmen für die Stahlkugel (2) in der Wandung der Hülse (2), wobei die Aufnahmen in nebeneinander liegenden Reihen (3) die Hülse (1) äquidistant umlaufen und die Aufnahmen benachbarter Reihen (3) versetzt zueinander ausgebildet werden, durch Bohren von Löchern so, dass auf der Innenseite der Hülse (1) jeweils eine Art offenes Sackloch mit innerem Rand zum Halten der Kugeln (2) innerhalb der jeweiligen Aufnahme entsteht, – Entgraten und Reinigen der Oberflächen der mit Aufnahmen für die Kugeln (2) versehenen Hülse (1), – Einlegen der Kugeln (2) in die Aufnahmen der Hülse (1) mit Hilfe einer Einlegevorrichtung und – Schließen der Aufnahmen zum Halten der Kugeln (2) durch Verformung und Materialverdrängung auf der Außenseite der Hülse (2) derart, dass die Kugeln (2) in den Aufnahmen drehbar gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zylindrische Hülse (1) ein Rohr aus Messing verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Aufnahmen gleichzeitig gebohrt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen derart von außen gebohrt werden, dass die Kugeln (2) mit Spiel in die Bohrungen hinein passen und im eingesetzten Zustand beidseitig aus der Hülse (1) zumindest geringfügig herausragen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sackloch bzw. der innere Rand in etwa dem Radius der Stahlkugel (2) angepasst ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einlegen der Kugeln (2) eine Vielzahl von Kugeln (2) bei quer liegender, langsam drehender Hülse (1) über einen Trichter oder dgl. auf die Oberfläche aufgegeben und dadurch automatisch eingelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Kugeln (2) durch eine die Hülse (1) zumindest teilweise umgebende Wanne gehalten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einlegen der Kugeln (2) eine visuelle Prüfung auf Vollständigkeit und/oder auf Lauffähigkeit der Kugeln (2) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließen der Aufnahmen durch Verformung der Hülsenoberfläche erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialverformung durch die Hülsenoberfläche gleichzeitig oder nacheinander umlaufende Schneid-/Prägewerkzeuge, vorzugsweise durch Schneidräder oder dgl., erfolgt.
Kugelkäfig zur reibungsarmen Führung zweier koaxial zueinander angeordneter, gegeneinander bewegbarer Bauteile, insbesondere in Säulenführungsgestellen, mit einer zylindrischen Hülse (1) aus Metall und in Aufnahmen eingesetzten, gegen Herausfallen gesicherten, drehbaren Stahlkugeln (2), die beidseitig der Hülse (1) aus der Wandung der Hülse zumindest geringfügig herausragen, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine auf der Außenseite durch Materialverdrängung erzeugte Textur, die als Rille (4) ausgeführt ist.
Kugelkäfig nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rille (4) die Hülse (1) umläuft.
Kugelkäfig nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Aufnahmen und somit die Kugeln (2) in die Hülse (1) umlaufenden Reihen (3) angeordnet sind und dass zwischen jeder Reihe (3) eine Rille (4) ausgebildet ist, wobei die Rillen (4) parallel zueinander verlaufen.
Kugelkäfig nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen im Querschnitt zumindest geringfügig oval ausgebildet sind.