DE102013102282A1

DE102013102282A1 - Lager zum Führen gegeneinander beweglicher Bauteile

Info

Publication number: DE102013102282A1
Application number: DE201310102282
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-09-11

Abstract

Es wird ein Lager (100, 200, 300, 400) zum Führen gegeneinander beweglicher Bauteile (9, 10) beschrieben, welches einen Freiheitsgrad um oder entlang einer Achse (19) und mindestens ein Paar einander zugeordneter Lagerflächen (101, 102) aufweist. Das Paar einander zugeordneter Lagerflächen (101, 102) umfasst je eine Lagerfläche (101, 102) je gegeneinander beweglichen Bauteils (9, 10). Das Lager (100, 200, 300, 400) umfasst darüber hinaus je eine durch ein Paar einander zugeordneter Lagerflächen (101, 102) festgelegte Lagerbahnfläche (1). Das Lager (100, 200, 300, 400) zeichnet sich durch eine gegenseitige Umgreifung der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) in der Lagerbahnfläche (1) aus.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager zum Führen gegeneinander beweglicher Bauteile vorzugsweise mit nur einem Freiheitsgrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Lager ermöglichen Bewegungen in erwünschten Freiheitsgraden und verhindern Bewegungen in den unerwünschten Freiheitsgraden. Die häufigsten Lager sind einfache, auch als Radiallager bezeichnete Drehlager und Linearlager. Der erwünschte Freiheitsgrad ist in beiden Fällen gleich eins. Beim Radiallager ist nur eine Rotation, beim Linearlager nur eine Translation erwünscht und damit frei. Darüber hinaus sind Lager mit höheren Freiheitsgraden bekannt. So sind beispielsweise Lager mit einem Freiheitsgrad von zwei bekannt, die zusätzlich zu einer Rotation um eine Drehachse eine Translation in Richtung der Drehachse zulassen.
Gängige Ausführungsarten von Lagern sind Gleitlager und Wälzlager. Bei Gleitlagern berühren sich die gegeneinander beweglichen Bauteile an den gegenseitige Führungen für die gegeneinander beweglichen Bauteile bildenden Lagerflächen. Entlang der Lagerflächen erstrecken sich bei Gleitlagern Gleitbahnen, entlang denen sich die gegeneinander beweglichen Bauteile relativ zueinander bewegen können. Bei Wälzlagern bilden die Lagerflächen Abrollflächen für zwischen den gegeneinander beweglichen Bauteilen angeordnete Wälzkörper, die sich auf durch die Lagerflächen vorgegebenen, sich entlang der Lagerflächen erstreckenden Abrollbahnen abwälzen. Die beweglichen Bauteile stehen jeweils über die Wälzkörper miteinander in Kontakt. Um bei Wälzlagern gegenseitige Führungen für die gegeneinander beweglichen Bauteile sicherzustellen, muss bei Wälzlagern darüber hinaus sichergestellt werden, dass die Wälzkörper die vorgesehenen Abrollbahnen nicht verlassen können. Hierzu sind zusätzlich zu den Lagerflächen Führungsflächen notwendig, die dazu dienen, ein Verlassen der Abrollbahnen durch die Wälzkörper zu verhindern. Zwischen Lagerflächen und Wälzkörpern herrscht Rollreibung, wobei es zwischen den Führungsflächen und den Wälzkörpern zumindest zu einer Überlagerung mit Gleitreibung kommt.
Der Einfachheit halber wird im folgenden nicht mehr zwischen Lagerflächen und Abrollflächen unterschieden und diese einheitlich unter dem Begriff Lagerflächen zusammengefasst, es sei denn, es ist explizit etwas anderes erwähnt.
Zur weiteren Vereinfachung des nachfolgend Beschriebenen werden die Begriffe Gleitbahn und Abrollbahn zu Lagerbahn vereinheitlicht, entlang welcher Lagerbahn eine Relativbewegung zwischen den gegeneinander beweglichen Bauteilen stattfinden kann.
Die Lagerflächen eines Gleitlagers liegen dabei unmittelbar aneinander an und bilden oder definieren eine gemeinsame Fläche, in und entlang der die Lagerbahn verläuft.
Bei Wälzlagern sind die Lagerbahnen zumindest um den Durchmesser der Wälzkörper voneinander beabstandet. Auch hier bilden oder definieren die einander zugeordneten, an den beiden gegeneinander beweglichen Bauteilen ausgebildeten Lagerbahnen dabei eine gemeinsame, beispielsweise mittig zwischen den Lagerflächen liegende Fläche, in und entlang welcher Fläche die Lagerbahn verläuft.
Diese gemeinsame Fläche wird unabhängig davon, ob es sich um ein Gleit- oder um ein Wälzlager handelt, nachfolgend als Lagerbahnfläche bezeichnet.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass darüber hinaus berührungsfreie Lager bekannt sind, wie etwa aktive elektromagnetische Lager. Diese sind jedoch nur für sehr spezielle Anwendungsbereiche geeignet und darüber hinaus sehr aufwändig und teuer in der Entwicklung und Herstellung, weshalb sie in den nachfolgenden Ausführungen keine Berücksichtigung finden.
Gängige Bauarten von Lagern sind Radiallager, Axiallager, kombinierte Radial-Axiallager sowie Linearlager. Axiallager sowie kombinierte Radial-Axiallager unterbinden dabei eine Axialbewegung nur in einer axialen Richtung. In entgegengesetzter Richtung fallen sie auseinander. Um auch eine Axialbewegung in die entgegengesetzte Richtung zu unterbinden, müssen zwei entgegengesetzt angeordnete Axiallager und/oder kombinierte Radial-Axiallager vorgesehen werden.
Auch Linearlager bedürfen einer Ausgestaltung mit mehreren Lager- und/oder Führungsflächen, um nicht auseinander zu fallen.
Nachteilig an den gängigen Ausführungsarten in Verbindung mit den gängigen Bauarten sind deren Vielzahl an in getrennten, einzelnen Fertigungsschritten präzise herzustellenden Lagerflächen sowie gegebenenfalls unterschiedlich zu den Lagerflächen orientierten Führungsflächen, die darüber hinaus auch noch präzise miteinander kombinierbar sein müssen. Dies geht einher mit einem hohen Herstellungsaufwand verbunden mit entsprechend hohen Kosten.
Insbesondere Ausführungsarten in Verbindung mit den gängigen Bauarten, die nur einen Freiheitsgrad aufweisen, benötigen dabei eine Vielzahl an in getrennten Fertigungsschritten präzise herzustellenden Lager- und Führungsflächen.
Vorwiegend bei Verwendung in Mess- und Bearbeitungsmaschinen werden darüber hinaus hohe Anforderungen an Arbeitsgenauigkeit und Leistungsvermögen von Lagern wie beispielsweise sehr hohe kinematische Ablaufgenauigkeit, Spielfreiheit, geringe Reibung, geringer Verschleiß gestellt, um nur einige der gestellten Anforderungen anzuführen. Dem gegenüber steht der Wunsch nach geringen Herstellungs- und Betriebskosten wie beispielsweise kostengünstige und einfache Herstellbarkeit, gute Montagemöglichkeit, hohe Überlastbarkeit, um nur einige der Wünsche zu nennen.
Bisher werden zur Erfüllung dieser Aufgabe zum Beispiel:

– zylindrische, kegelige, scheibenförmige, ringförmige oder sphärische Gleitlager und Kombinationen daraus,
– Wälzlager in Form von Kugel- Tonnen-, Rollen-, und Nadellager und Kombinationen daraus

– Gleitführungen in Form von Rundführungen, Flachführungen, Schwalbenschwanzführungen, V-Führungen, und
– Wälzführungen in Form von Profilschinenwälzführung, Laufrollenführung, Rollenumlaufschuhe, Flachkäfigführungen

Den bisher zum Einsatz kommenden Lagern ist gemein das die Lagerflächen, welche Gleitbahnen der gegeneinander beweglichen Bauteile oder Abrollbahnen für zwischen diesen abwälzende Wälzkörper bilden, unter anderem nicht nur hohe Anforderungen an die Formgenauigkeit wie etwa Zylinderform, Rundheit, Ebenheit und dergleichen, sondern auch an die Lagegenauigkeit zueinander wie etwa Parallelität, Winkeligkeit und dergleichen gestellt werden um eine einwandfreie Funktion der Lager zu gewährleisten. Dies bedingt einen hohen Aufwand bei der Herstellung und Prüfung was wiederum hohe Kosten hierfür verursacht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Lager zum Führen gegeneinander beweglicher Bauteile zu schaffen, welches vorzugsweise nur einen Freiheitsgrad aufweist und darüber hinaus nicht auseinanderfällt und dessen Lager- sowie gegebenenfalls vorgesehene Führungsflächen mit geringem Aufwand kostengünstig hergestellt werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.
Demnach ist ein vorzugsweise als Drehlager oder als Linearlager, beispielsweise in Rundtischen und Schwenkeinheiten, an Spindeln oder an Lineareinheiten, welche wiederum in Mess- und Bearbeitungsmaschinen oder Handhabungsgeräten Verwendung finden, einsetzbares Lager zum Führen gegeneinander beweglicher Bauteile vorgesehen, welches die Bewegungsfreiheit eines der Bauelemente so weit reduziert, dass sich dieses zu dem weiteren Bauelement beispielsweise nur noch um eine Achse rotatorisch oder entlang dieser translatorisch bewegen kann. Das Lager weist demnach vorzugsweise nur einen Freiheitsgrad auf.
Das Lager sieht eine gegenseitige Umgreifung der gegeneinander beweglichen Bauteile in einer durch einander zugeordnete Lagerflächen definierten Lagerbahnfläche vor.
Die gegenseitige Umgreifung sieht vorzugsweise eine gegenseitige Hintergreifung vor.
Die Um- oder Hintergreifung weist wenigstens eine Kontaktfläche auf, die in der durch einander zugeordnete Lagerflächen gebildeten Lagerbahnfläche liegt und/oder diese fortführt.
Bei der in der Lagerbahnfläche liegenden bzw. diese fortführenden Kontaktfläche handelt es sich im Falle eines als Gleitlager ausgeführten Lagers vorzugsweise um eine tatsächliche Berührungsfläche, wohingegen die Kontaktfläche bei einem Wälzlager durch eine fiktive, beispielsweise mittig zwischen einander zugeordneten Abwälzflächen liegende Fläche definiert und/oder gebildet sein kann.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass wenn es sich bei dem Lager um ein Wälzlager handelt, das auch im Bereich der gegenseitigen Um- oder Hintergreifung mit Wälzkörpern ausgestattet ausgeführt ist, die gegenseitige Um- oder Hintergreifung in zwei voneinander um die entsprechende Abmessung der verwendeten Wälzkörper voneinander beabstandeten Flächen stattfindet, von denen jede jeweils durch eine der beiden einander zugeordneten Lagerflächen gebildet ist. Dementsprechend weist in einem solchen Fall die gegenseitige Um- oder Hintergreifung ebenfalls zwei die genannten zwei Flächen fortführende und/oder jeweils in einer dieser liegende Abwälzflächen auf, die gemeinsam beispielsweise mittig zwischen ihnen die Kontaktfläche festlegen. Dieses Verständnis wird im nachfolgenden vorausgesetzt, wenn ohne explizite Erwähnung, ob es sich um ein Gleit- oder um ein Wälzlager handelt, nur von einer durch einander zugeordnete Lagerflächen gebildeten und/oder definierten Lagerbahnfläche und/oder von einer in dieser Lagerbahnfläche liegenden und/oder diese fortführenden Kontaktfläche die Rede ist.
Bevorzugt ist die gegenseitige Um- oder Hintergreifung durch jeweils eine in den beiden Lagerflächen vorgesehene Nut verwirklicht. Dadurch ist in jeder Lagerfläche eine Nut vorgesehen. Die beiden Nuten erstrecken sich dabei entlang der durch den oder wenigstens einen vorgesehenen Freiheitsgrad vorgegebenen zulässigen gegenseitigen Bewegungsrichtung der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile. Liegen die beiden gegeneinander beweglichen Bauteile aufeinander, wie dies in zusammengebautem Zustand des Lagers der Fall ist, überlappen sich die beiden Nuten zum Teil. In jeder der beiden Nuten ist ein Führungselement beherbergt, das mit seiner Rückseite am jeweils anderen der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile auf dessen Lagerfläche befestigt ist. Die jeweils der Lagerfläche desjenigen Bauteils, an dem das jeweilige Führungselement befestigt ist, zugewandte Rückseite liegt dabei in der durch die jeweilige Lagerfläche aufgespannten Fläche. Die beiden Führungselemente weisen einander jeweils deren Rückseiten zu. Die Rückseiten der beiden Führungselemente definieren die Kontaktfläche der gegenseitigen Um- oder Hintergreifung, die in der durch einander zugeordnete Lagerflächen festgelegten Lagerbahnfläche liegt und/oder diese fortführt.
Grundsätzlich kann dabei bei einer Lagerung mehr als ein Paar der beschriebenen, einander zugeordneten Nuten und Führungselemente vorgesehen sein.
Die Befestigung wenigstens eines der beiden Führungselemente kann dabei durch das der gegeneinander beweglichen Bauteile hindurch zugänglich sein, in dessen Nut es beherbergt ist. Ein solcher Zugang führt beispielsweise durch jeweils eines der beiden Bauteile beispielsweise von hinten oder von der Seite her kommend bis in dessen Nut.
Der Zugang zu dieser Befestigung eines Führungselements kann verschließbar ausgeführt sein, so dass ein Schmierstoff, beispielsweise ein flüssiges oder gasförmiges Medium in den verbleibenden, nicht von den Führungselementen eingenommenen Raum der beiden, im zusammengebauten Zustand miteinander kommunizierenden Nuten beispielsweise unter Druck eingebracht werden kann.
Der Zugang kann beispielsweise als ein oder mehrere Schraublöcher ausgeführt sein. Zum Verschließen eignet sich dadurch beispielsweise eine Schraube oder ein Bolzen, dessen Erstreckung nicht bis in die Nut reicht. Dadurch ist die Bewegungsfreiheit des dem jeweils anderen der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile zugeordneten Führungselements in der Nut sichergestellt.
Eines der beiden Führungselemente kann dabei vor dem Zusammenbau des Lagers am ihm zugeordneten Bauteil befestigt werden, wobei darauf zu achten ist, dass das in der Nut diesen Bauteils beweglich beherbergte Führungselement nach Möglichkeit bereits vorher in die Nut an diesem Bauteil unter das an diesem Bauteil zu befestigende Führungselement eingelegt wird, um später beim Zusammenbau des Lagers durch einen Zugang durch das andere der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile hindurch mit dessen Rückseite auf der Lagerfläche am anderen der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile befestigt zu werden.
Das Lager kann vorteilhaft als ein Dreh- oder als ein Linearlager ausgeführt sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Zeichnungen, der Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind unter Anderem eine günstige Anordnung von Lager- und/oder Führungsflächen zueinander mit breiten Anwendungsspektrum, welche geringe Anforderungen an die Lagegenauigkeit zueinander stellen und/oder eine Einstellbarkeit der Lagegenauigkeit ermöglicht, bei gleichzeitig einfacher Herstellbarkeit der Formgenauigkeit hoher Güte. Dabei wird der Einsatz von kostenintensiven Fertigungsverfahren ausgeschlossen oder zumindest auf das minimal nötige reduziert.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Darin bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleich wirkende Elemente. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung:
1 eine Teilansicht eines Längsschnitts entlang einer eine Drehachse bildenden Achse durch ein als Drehlager ausgebildetes Lager gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels;
2 eine Teilansicht eines Längsschnitts entlang einer eine Drehachse bildenden Achse durch ein als Drehlager ausgebildetes Lager gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels und
3 eine Teilansicht eines Längsschnitts entlang einer eine Translationsachse bildenden Achse durch ein als Linearlager ausgebildetes Lager gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels.
Ein in 1, 2 und 3 vollständig oder zum Teil dargestelltes, beispielsweise als Drehlager oder als Linearlager ausgeführtes, beispielsweise in Rundtischen und Schwenkeinheiten, an Spindeln oder an Lineareinheiten, welche wiederum in Mess- und Bearbeitungsmaschinen oder Handhabungsgeräten Verwendung finden, einsetzbares Lager 100 zum Führen gegeneinander beweglicher Bauteile 9, 10, welches nur einen Freiheitsgrad um oder entlang einer Achse 19 aufweist und die Bewegungsfreiheit eines der Bauteile so weit reduziert, dass sich dieses zu dem weiteren Bauteil beispielsweise nur noch um die Achse 19 rotatorisch oder entlang dieser translatorisch bewegen kann, weist mindestens ein Paar zweier einander zugeordneter Lagerflächen 101, 102 auf.
Ein Paar einander zugeordneter Lagerflächen 101, 102 umfasst dabei je eine Lagerfläche 101, 102 je gegeneinander beweglichen Bauteils 9, 10.
Das Lager 100 umfasst darüber hinaus je eine durch ein Paar einander zugeordneter Lagerflächen 101, 102 festgelegte Lagerbahnfläche 1 bzw. je Paar einander zugeordneter Lagerflächen 101, 102 eine durch die Lagerflächen 101, 102 diesen Paares gebildete und/oder definierte und/oder festgelegte Lagerbahnfläche 1.
Bei dem Lager 100 ist eine gegenseitige Umgreifung der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 in der Lagerbahnfläche 1 vorgesehen.
Bei nur einem Paar einander zugeordneter Lagerflächen 101, 102 weist das Lager 100 zwei einander zugeordnete Lagerflächen 101, 102 auf, je eine Lagerfläche 101, 102 je gegeneinander beweglichen Bauteils 9, 10, sowie eine durch die einander zugeordneten Lagerflächen 101, 102 des Paares festgelegte Lagerbahnfläche 1. Auch ein solches Lager 100 zeichnet sich durch eine gegenseitige Umgreifung der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 in der Lagerbahnfläche 1 aus.
Die gegenseitige Umgreifung kann eine gegenseitige Hintergreifung umfassen oder durch eine solche gebildet sein.
Die Um- oder Hintergreifung weist wenigstens eine Kontaktfläche 2 auf, die in der durch ein Paar einander zugeordneter Lagerflächen 101, 102 gebildeten und/oder definierten und/oder festgelegten Lagerbahnfläche 1 liegt und/oder diese fortführt.
Bevorzugt ist die gegenseitige Um- oder Hintergreifung wie in 1, 2 und 3 dargestellt durch mindestens ein Paar Nuten 17, 18 sowie mindestens ein Paar Führungselemente 11, 12 gebildet.
Ein solches Paar Nuten 17, 18 umfasst jeweils eine in den beiden Lagerflächen 101, 102 vorgesehene, entlang der durch den oder wenigstens einen vorgesehenen Freiheitsgrad vorgegebenen zulässigen gegenseitigen Bewegungsrichtung der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 verlaufende Nut 18, 17. Dabei ist in jeder Lagerfläche 101, 102 eine Nut 18, 17 vorgesehen. In zusammengebautem Zustand des Lagers 100, wenn die beiden gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 aufeinander liegen, überlappen die beiden Nuten 17, 18 einander zum Teil.
Ein Paar Führungselemente 11, 12 umfasst zwei Führungselemente 11, 12, wobei in jeder der beiden Nuten 17, 18 eines der beiden Führungselemente 11, 12 beherbergt ist, das mit seiner Rückseite am jeweils anderen der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 auf dessen Lagerfläche 101, 102 befestigt ist.
Die jeweils der Lagerfläche 101, 102 desjenigen Bauteils 9, 10, an dem das jeweilige Führungselement 11, 12 befestigt ist, zugewandte Rückseite des entsprechenden Führungselements 11, 12 liegt dabei in der durch die jeweilige Lagerfläche 101, 102 aufgespannten Fläche. Die beiden Führungselemente 11, 12 weisen einander jeweils deren Rückseiten zu. Die Rückseiten der beiden Führungselemente 11, 12 bilden und/oder definieren und/oder legen die Kontaktfläche 2 der gegenseitigen Um- oder Hintergreifung fest, die in der durch die Lagerflächen 101, 102 gebildeten und/oder definierten und/oder festgelegten Lagerbahnfläche 1 liegt und/oder diese fortführt.
Dabei können mehr als ein Paar der einander zugeordneten Nuten 17, 18 einhergehend mit einer entsprechenden Anzahl an Paaren von Führungselementen 11, 12 vorgesehen sein.
Eine Befestigung wenigstens eines der beiden Führungselemente 11, 12 kann durch dasjenige der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 hindurch zugänglich sein, in dessen Nut 18, 17 das jeweilige Führungselement 12, 11 beherbergt ist. Ein solcher Zugang führt beispielsweise durch jeweils eines der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 beispielsweise von hinten oder von der Seite her kommend bis in dessen Nut 18, 17.
Der Zugang kann als ein Zugang ausgeführt sein, wobei durch Verbringen der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 entsprechend des Freiheitsgrads des Lagers 100 nach und nach mehrere Befestigungen durch nur einen Zugang zugänglich sind.
Der mindestens eine Zugang zu der Befestigung kann verschließbar ausgeführt sein, so dass ein Schmierstoff, beispielsweise ein flüssiges oder gasförmiges Medium in den verbleibenden, nicht von den Führungselementen eingenommenen Raum der beiden, im zusammengebauten Zustand miteinander kommunizierenden Nuten beispielsweise unter Druck eingebracht werden kann.
Der mindestens eine Zugang kann ein oder mehrere bis in die entsprechende Nut am jeweiligen Bauteil 10, 9 reichende Schraublöcher sowie eine oder mehrere Schrauben oder Bolzen, deren Erstreckung vor der Nut 17, 18 endet, umfassen. Zum Verschließen eignet sich dadurch beispielsweise eine Schraube oder ein Bolzen, dessen Erstreckung nicht bis in die Nut reicht. Dadurch ist die Bewegungsfreiheit des dem jeweils anderen der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile zugeordneten Führungselements in der Nut sichergestellt.
Das Lager 100 kann wie in 1 dargestellt als ein Drehlager 200 ausgeführt sein, bei dem die Lagerflächen 101, 102 der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 und entsprechend die Lagerbahnfläche 1 durch eine Mantelfläche eines geraden Kreiskegelstumpfs oder Kreiskegelstumpfsegments gebildet werden. In diesem Fall handelt es sich bei dem Drehlager 200 vorzugsweise um ein Gleitlager. Bei einer Ausführung als Wälzlager werden die Lagerflächen 101, 102 der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 und entsprechend die Lagerbahnfläche 1 durch je eine Mantelfläche eines von mehreren geraden Kreiskegelstümpfen oder Kreiskegelstumpfsegmenten mit gleichem zwischen den Mantelflächen und der Achse 19 eingeschlossenen Öffnungswinkel gebildet. Bei der Ausführung als Wälzlager sind dabei zwischen den durch Mantelflächen unterschiedlicher Kreiskegelstümpfe oder Kreiskegelstumpfsegmente mit gleichen zwischen den Mantelflächen und der Achse 19 eingeschlossenen Öffnungswinkeln gebildeten Lagerflächen 101, 102 Wälzkörper angeordnet.
Bei dem in 1 dargestellten Drehlager 200 sind die Führungselemente 11, 12 als zwei sich gegenseitig an der Kontaktfläche 2 teilweise überlappende und dadurch teilweise berührende und umgreifende Ringe oder Ringsegmente ausgeführt. Die Ringe oder Ringsegmente liegen mit ihren Rückseiten teilweise auf den Lagerflächen 101, 102 der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 auf.
Dadurch ist bei dem in 1 dargestellten Drehlager 200 die Bewegungsfreiheit der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 so weit einschränkt, das nur noch eine Rotation um die Achse 19 möglich ist.
Das Lager 100 kann wie in 2 dargestellt als ein Drehlager 300 ausgeführt sein, bei dem die Lagerflächen 101, 102 der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 und entsprechend die Lagerbahnfläche 1 durch eine gemeinsame normal zur Achse 19 verlaufenden Ebene gebildet werden bzw. in einer gemeinsamen normal zur Achse 19 verlaufenden Ebene liegen. In diesem Fall handelt es sich bei dem Drehlager 300 vorzugsweise um ein Gleitlager. Bei einer Ausführung als Wälzlager werden die Lagerflächen 101, 102 der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 und entsprechend die Lagerbahnfläche 1 durch je eine Ebene von mehreren parallelen, normal zur Achse 19 verlaufenden Ebenen gebildet bzw. liegen in parallelen, normal zur Achse 19 verlaufenden Ebenen. Bei der Ausführung als Wälzlager sind dabei zwischen den durch mehrere parallele, normal zur Achse 19 verlaufende Ebenen gebildeten Lagerflächen 101, 102 Wälzkörper angeordnet.
Zur Führung der gegeneinander um die Achse 19 beweglichen Bauteile 9, 10 können eine oder mehrere Führungsflächen 3, 5, 6, 8 vorgesehen sein, die jeweils als eine Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders, dessen Rotationsachse mit der Achse 19 zusammenfällt, ausgeführt sind.
Bei dem in 2 dargestellten Drehlager 300 sind die Führungselemente 11, 12 als zwei sich gegenseitig an der Kontaktfläche 2 teilweise überlappende und dadurch teilweise berührende und umgreifende Ringe oder Ringsegmente ausgeführt. Die Ringe oder Ringsegmente liegen mit ihren Rückseiten teilweise auf den Lagerflächen 101, 102 der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 auf.
Dadurch ist bei dem in 2 dargestellten Drehlager 300 die Bewegungsfreiheit der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 so weit einschränkt, das nur noch eine Rotation um die Achse 19 möglich ist.
Grundsätzlich denkbar ist auch eine Ausführung eines Lagers 100 als ein Drehlager, bei dem die Lagerflächen 101, 102 der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 und damit einhergehend die Lagerbahnfläche 1 beispielsweise bei einer Ausführung als ein Gleitlager durch eine Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders oder bei einer Ausführung als ein Wälzlager durch je eine Mantelfläche von konzentrisch angeordneten Kreiszylindern gebildet werden, dessen Rotationsachse bzw. deren Rotationsachsen mit der Achse 19 zusammenfallen. Bei der Ausführung als Wälzlager sind dabei zwischen den durch Mantelflächen von konzentrisch angeordneten Kreiszylindern, deren Rotationsachsen mit der Achse 19 zusammenfallen, gebildeten Lagerflächen 101, 102 Wälzkörper angeordnet. Zur Führung der gegeneinander um die Achse 19 beweglichen Bauteile 9, 10 können dabei eine oder mehrere Führungsflächen 3, 5, 6, 8 vorgesehen sein, die in wenigstens einer normal zur Achse 19 verlaufenden Ebene liegen. Auch hierbei können die Führungselemente 11, 12 als zwei sich gegenseitig an der Kontaktfläche 2 teilweise überlappende und dadurch teilweise berührende und umgreifende Ringe oder Ringsegmente ausgeführt sein. Die Ringe oder Ringsegmente liegen mit ihren Rückseiten teilweise auf den Lagerflächen 101, 102 der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 auf. Dadurch ist bei einem als ein solches Drehlager ausgeführten Lager 100 die Bewegungsfreiheit der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 so weit einschränkt, das nur noch eine Rotation um die Achse 19 möglich ist.
Das Lager 100 kann außerdem wie in 3 dargestellt als ein Linearlager 400 ausgeführt sein. Das Linearlager 400 kann ein oder mehrere Paare Lagerflächen 101, 102 nebst zugeordnetem Paar Führungselemente 11, 12 aufweisen.
Das Linearlager 400 erlaubt eine translatorische Bewegung der gegeneinander beweglichen Bauteile parallel zur senkrecht auf der Zeichenebene aufstehenden Achse 19.
Die Lagerflächen 101, 102 der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 und entsprechend die Lagerbahnfläche 1 eines Paares Lagerflächen 101, 102 können durch eine gemeinsame, parallel zur Achse 19 verlaufenden Ebene gebildet werden bzw. in einer gemeinsamen parallel zur Achse 19 verlaufenden Ebene liegen. In diesem Fall handelt es sich bei dem Linearlager 400 vorzugsweise um ein Gleitlager. Bei einer Ausführung als Wälzlager werden die Lagerflächen 101, 102 der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 und entsprechend die Lagerbahnfläche 1 eines Paares Lagerflächen 101, 102 durch je eine Ebene von mehreren zueinander parallelen, parallel zur Achse 19 verlaufenden Ebenen gebildet bzw. liegen in zueinander parallelen, parallel zur Achse 19 verlaufenden Ebenen. Bei der Ausführung als Wälzlager sind dabei zwischen den durch mehrere zueinander parallelen, parallel zur Achse 19 verlaufende Ebenen gebildeten Lagerflächen 101, 102 eines Paares Lagerflächen 101, 102 Wälzkörper angeordnet.
Sind beispielsweise zwei Paar Lagerflächen 101, 102 vorgesehen, weist das Linearlager 400 auch zwei Paar Führungselemente 11, 12 auf, die jeweils eine gegenseitige Um- oder Hintergreifung bilden, und kann darüber hinaus auch zwei Lagerbahnflächen 1 und zwei Kontaktflächen 2 aufweisen, wie am nachfolgenden Beispiel deutlich wird.
Die Lagerflächen 101, 102 nebst den durch sie gebildeten und/oder definierten und/oder festgelegten Lagerbahnflächen 1 können in verschiedenen Winkellagen und Ausrichtungen parallel zur Achse 19 angeordnet sein, wobei die durch jeweils ein Paar Lagerflächen 101, 102 gebildeten Lagerbahnflächen 1 zueinander in beliebigen Winkel angeordnet sind, sich in beliebiger Winkellage zur Achse 19 befinden können, und abweichend von der Achse 19 lotrecht zur Schnittgeraden der Lagerflächen 101, 102 eines Paars Lagerflächen 101, 102 in beliebiger Richtung liegen können,
Zur Führung der gegeneinander entlang der Achse 19 translatorisch beweglichen Bauteile 9, 10 können eine oder mehrere Führungsflächen 3, 5, 6, 8 vorgesehen sein, die jeweils als eine parallel zur Achse 19 verlaufende Ebene oder Fläche ausgeführt sind.
Bei dem in 3 dargestellten Linearlager 400 ein Paar Führungselemente 11, 12 als zwei sich gegenseitig an der Kontaktfläche 2 teilweise überlappende und dadurch teilweise berührende und umgreifende Leisten ausgeführt. Die Leisten liegen mit ihren Rückseiten teilweise auf den Lagerflächen 101, 102 der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 auf.
Dadurch ist bei dem in 3 dargestellten Linearlager 400 die Bewegungsfreiheit der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 so weit einschränkt, das nur noch eine Translationsbewegung entlang der Achse 19 möglich ist.
Die Befestigungen der Führungselemente 11, 12 auf den Lagerflächen 101, 102 der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 kann bei allen beschriebenen Ausführungen in Form von einem oder mehreren:

– Befestigungselementen 13 des Führungselements 12 am zweiten Bauteil 10,
– Befestigungselementen 14 des Führungselements 11 am ersten Bauteil 9,
– zum Befestigungselement 14 komplementäre Befestigungselemente 15, sowie
– zum Befestigungselement 13 komplementäre Befestigungselemente 16

So kann es sich bei den Befestigungselementen 13, 14 beispielsweise um eine oder mehrere Schrauben oder Schraubbolzen handeln und bei den zu den jeweiligen Befestigungselementen 13, 14 komplementären Befestigungselementen 15, 16 um Gewindebohrungen.
Dabei können die beispielsweise als Gewindebohrungen ausgeführten komplementären Befestigungselemente 15, 16 wahlweise an den gegeneinander beweglichen Bauteilen 9, 10 oder an den Führungselementen 11, 12 vorgesehen sein. Bei letzterer Ausführung ist ein gleichzeitig gegenüber den Nuten 17, 18 abgedichteter Zugang der Befestigung von außen sichergestellt.
Ferner können beispielsweise zur Unterstützung der Führung der gegenseitig beweglichen Bauteile 9, 10 eine oder mehrere zusätzliche Führungsflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 vorgesehen sein.
Durch die gegenseitige Um- oder Hintergreifung wird ein Abheben der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 voneinander verhindert.
Wichtig ist das Nachfolgende hervorzuheben:
Die Führungselemente 11, 12 können zusätzlich mit Passstiften in ihrer Lage fixiert sein. Die sich gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 sowie die Führungselemente 11, 12 verfügen je über nur eine Oberfläche, welche eine hohe Formgenauigkeit aufweisen muss. Die sonstigen Oberflächen der gegeneinander beweglichen Bauteile 9, 10 sowie die Führungselemente 11, 12 bedürfen keiner hohen Formgenauigkeit und keiner hohen Lagegenauigkeit zu den Lagerflächen 101, 102. Es ist somit möglich mit wenigstens vier formgenauen Oberflächen eine Lagerung zu erzeugen. Bei diesen vier Oberflächen handelt es sich um die Lagerflächen 101, 102 und die Rückseiten der Führungselemente 11, 12.
Um die Herstellung der Einzelteile weiter zu vereinfachen kann vorgesehen sein, jedes Führungselement 11, 12 temporär mit demjenigen Bauteil 10, 9 zu verbinden, in dessen Nut 17, 18 das jeweilige Führungselement 11, 12 in zusammengebautem Zustand des Lagers 100 beherbergt ist. Dadurch können die entsprechend in einer der Lagerbahnfläche 1 und der diese fortführenden Kontaktfläche 2 liegenden Oberflächen in einem Arbeitsgang bearbeitet werden.
Die gegebenenfalls vorgesehenen Führungsflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 können aneinander angrenzen. Um die Montage zu vereinfachen, kann zwischen aneinander angrenzenden Führungsflächen 3, 4; 4, 5; 6, 7; 7, 8 jeweils eine Fase vorgesehen sein.
Auch die Nuten 17, 18 können gegebenenfalls angefast sein.
Grundsätzlich ist denkbar, abformbare Gleitbeläge oder metallische oder Abformmasse in die Nuten 17, 18 einzubetten oder mit den Bauteilen 9, 10 oder den Führungselementen 11, 12 zu verkleben und dadurch die Reibung an der Lagerbahnfläche 1 und der Kontaktfläche 2 sowie gegebenenfalls der Führungsflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 zu verringern.
Hierzu kann auch eine Referenzfläche zur Anwendung gelangen.
Alternativ oder zusätzlich können Schmiernuten zur Versorgung der Lagerbahnfläche 1 bzw. der Lagerflächen 101, 102 und/oder der Nuten und der darin beherbergten Führungselemente 11, 12 bzw. deren einander zugewandten Oberflächen mit einem Schmiermittel für eine hydrodynamische Schmierung vorgesehen sein. Darüber hinaus können Taschen für eine Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit oder gasförmigen Druckmedien zur hydro- oder aerostatischen Schmierung oder Dämpfung oder zur hydrostatischen bzw. aerostatischen Entlastung angebracht oder abgeformt werden, welche wiederum über Kanäle, die beispielsweise durch die Bauteile 9, 10 und/oder die Führungselemente 11, 12 hindurchführen können, mit den entsprechenden Medien versorgt werden können.
Grundsätzlich können im Bereich der Lagerbahnfläche 1 und/oder der Kontaktfläche 2 und/oder der Führungsflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 Wälzkörper angeordnet sein, die beispielsweise durch geeignete Käfige in Ihrer Lage zueinander gehalten werden können.
Um den für solche Wälzkörper benötigten Platz zu erhalten, können Distanzstücke zwischen der Lagerfläche 101, 102 des jeweiligen Bauteils 9, 10 und dem jeweiligen, hierauf mit seiner Rückseite befestigten Führungselement 11, 12 vorgesehen sein.
Entsprechend können Distanzstücke verwendet werden, um einen Schmierspalt zu erzeugen, falls dies erforderlich ist. Es können auch einseitig keilförmige Distanzstücke verwendet werden, welche durch gegenseitiges Verschieben zueinander eine Verstellung der Distanz ermöglichen.
Einen Sonderfall bildet jeweils die rotationssymmetrisch parallele oder rechtwinkelige Orientierung der Lagerbahnfläche 1 zur Achse 19. Hier bilden sich keine Mantelflächen eines geraden Kreiskegelstumpfs aus. Viel mehr entstehen bei einer rechtwinkligen rotationssymmetrischen Orientierung der Lagerbahnfläche 1 zur Achse 19 plane und zylindrische Flächen wie in 2 dargestellt. Hier ist es erforderlich zumindest eine weitere Führungsfläche 3, 5, 6 oder 8 zur Führung auszubilden um die ausschließliche Rotation um die Achse 19 sicher zu stellen. Dies bedingt auch das zumindest eine rotationssymmetrische Lagerbahnfläche 1 zu einer weitern planen Lagerbahnfläche 1 in ihrer Lage zueinander genau bearbeitet werden muss und bei dieser Anordnung mindestens sechs Lagerbahnflächen erforderlich sind. Um eine erfindungsgemäß einfache Herstellung zu ermöglichen kann ebenfalls die oben beschriebene Vorgehensweise eines zeitweiligen Verbindens von Einzelteilen zur gemeinsamen Bearbeitung, die Verwendung von Gleitbelägen, das Anbringen von Schmiernuten und Taschen, das Anbringen von Distanzstücken und die Verwendung von Wälzkörpern und Wälzkörperkäfigen zur Anwendung kommen.
Bei einer parallelen rotationssymmetrischen Orientierung der Lagerbahnfläche 1 zur Achse 19 entstehen ausschließlich zylindrische Flächen, was sich unvorteilhaft hinsichtlich der Herstellbarkeit auswirken kann.
Die translatorische Führung entlang einer Geraden und die damit verbundene Orientierung von Flächen zueinander beruht darauf, dass sich zwei nicht identische und nicht parallel zueinander beliebig angeordnete Ebenen in einer Schnittgeraden treffen welche auch die Gerade darstellt entlang sich Teile mit so angeordneten Führungsbahnflächen bewegen können. Um eine erfindungsgemäße (Gerad-)Führung und die damit verbundene Orientierung von Flächen zueinander zu erzeugen wird die in 1 dargestellte Anordnung in beliebiger Winkellage zur Achse 19 und um die Achse 19 gespiegelt. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die beiden sich ergebenden Anordnungen noch gegeneinander in beliebiger Richtung in der Darstellungsebene verschoben werden können. Die so entstandenen angrenzenden, gegeneinander beweglichen Bauteile 9 und 10 der beiden Anordnungen bilden je zwei plane winkelig zueinander liegende Lagerflächen 101, 102 als Lagerbahnflächen 1 aus. So kann sich das Bauteil 10 gegenüber dem Bauteil 9 entlang einer Geraden translatorsich bewegen und die Lagerflächen 101, 102 gegensinnig aufeinander gleiten.
Weiterhin sind mindestens je zwei Leisten als Führungselemente 11, 12 vorgesehen, welche gegensinnig an den beiden Kontaktflächen 2 der beiden Anordnungen gleiten, sich gegenseitig umgreifen, an den Bauteilen 9, 10 je auf der Lagerbahnfläche 1 und der Kontaktfläche 2 aufliegen und mit als Schrauben ausgeführten Befestigungselementen 13 und 14 befestigt werden können. Durch den dadurch erzeugten Umgriff wird ein abheben voneinander verhindert. Da die Lagerbahnfläche 1 und die Kontaktfläche 2 bei zwei Anordnungen mindestens zweimal und die Führungselemente 11, 12 auch mindestens zweimal vorhanden und in beliebigem Winkel nicht parallel und nicht identisch zueinander stehen, existiert eine Schnittgerade und es kann nur noch eine translatorische Bewegung entlang dieser stattfinden. Alternativ können sich auch als Gewindebohrungen ausgeführte, komplementäre Befestigungselemente 15, 16 in den Führungselementen 11, 12 befinden und diese durch die Bauteile 9, 10 mit den als Schrauben ausgeführten Befestigungselementen 13 und 14 verschraubt werden. Die als Leisten ausgeführten Führungselemente 11, 12 können noch zusätzlich mit Passstiften und/oder Passfedern in ihrer Lage fixiert werden. Die sich so ergebenden Baugruppen aus den Bauteilen 9, 10 sowie den Führungselementen 11, 12 und deren Anordnung zueinander verfügen je über nur eine Oberfläche, welche eine hohe Formgenauigkeit aufweisen muss. Die sonstigen Oberflächen der Bauteile 9, 10 sowie der Führungselemente 11, 12 bedürfen keiner hohen Formgenauigkeit und keiner hohen Lagegenauigkeit zu den Lagerbahnflächen 101, 102. Es ist somit möglich mit mindestens nur acht formgenauen Oberflächen eine Lagerung zu erzeugen. Um die Herstellung der Einzelteile weiter zu Vereinfachen können die Bauteile 9, 10 zeitweilig mit den auf ihnen befestigten Führungselementen 12, 11 verbunden werden, so dass die Lagerbahnflächen 101, 102 und die Rückseiten der Führungselemente 11, 12 im Bereich der Lagerbahnfläche 1 und der Kontaktfläche 2 in einem Arbeitsgang bearbeitet werden können. Auch hier besteht die Möglichkeit, abformbare Gleitbeläge oder aber metallische oder nichtmetallsieche Beläge, welche auch verformbar ausgebildet sein können, in eine geeignete Abformmasse einzubetten oder mit den gegeneinander beweglichen Bauteilen 9, 10 oder den Führungselementen 11, 12 zu verkleben und dadurch die Lagerflächen 101, 102 und gegebenenfalls vorgesehene Führungsflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 reibungsoptimiert auszubilden. Hierzu kann auch eine Referenzfläche zur Anwendung gelangen. Weiter können Schmiernuten zur Versorgung der Nuten 17, 18 und der darin beherbergten Führungselemente bzw. deren einander zugewandten Oberflächen und/oder der Lagerflächen 101, 102 mit einem Schmiermittel für eine hydrodynamische Schmierung, oder Taschen für eine Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit oder gasförmigen Druckmedien zur hydro- oder aerostatischen Schmierung oder zur hydrostatischen bzw. aerostatischen Entlastung oder Dämpfung angebracht oder abgeformt werden welche wiederum über Kanäle durch die Bauteile 9, 10 und/oder die Führungselemente 11 und 12 versorgt werden können.
Auch hier besteht die Möglichkeit je zwischen die Bauteile 9 und 10, zwischen die Führungselemente 11 und 12, sowie gegebenenfalls zwischen den Wandungen der Nuten 17, 18 und den Oberflächen der darin beherbergten Führungselemente 11, 12 Wälzkörper anzubringen die beispielsweise durch geeignete Käfige in Ihrer Lage zueinander gehalten werden können. Um den dafür erforderlichen Platz zu erhalten können Distanzstücke zwischen den Lagerflächen 101, 102 und den Rückseiten der hierauf befestigten Führungselemente 11, 12 angeordnet und die Abstände zwischen den einander zugewandten Oberflächen in den Nuten 17, 18 dementsprechend vergrößert und die einander zugewandten Oberflächen ebenfalls als Abwälzflächen ausgeführt werden. Genau so können auch Distanzstücke verwendet werden um einen Schmierspalt zu erzeugen Falls dies erforderlich ist. Es können auch einseitig keilförmige Distanzstücke verwendet werden, welche durch gegenseitiges Verschieben zueinander eine Verstellung der Distanz ermöglichen.
Einen Sonderfall bildet jeweils die parallele oder rechtwinkelige Orientierung der Lagerbahnfläche 1 zur Achse 19 auch wenn die Möglichkeit genutzt wird, dass die beiden sich ergebenden Anordnungen noch gegeneinander in beliebiger Richtung in der Darstellungsebene verschoben werden. Hier bilden sich parallele plane Flächen oder plane Flächen mit einer gemeinsamen Ebene aus. Hier ist es erforderlich zumindest zwei weitere Fläche wie etwa die Führungsflächen 3, 5, 6 oder 8 als Führungen auszubilden um die ausschließliche translatorische Bewegung entlang einer Geraden zu gewährleisten. Vorteilhaft ist hierbei die Verwendung der Führungsflächen 6 und 3 oder der Führungsflächen 8 oder 5 da hierdurch erfindungsgemäß eine Einstellung der parallelen Lage der als Leisten ausgeführten Führungselemente 11, 12 durchgeführt werden kann. Um eine erfindungsgemäß einfache Herstellung zu ermöglichen kann ebenfalls die oben beschriebene Vorgehensweise des temporären Verbindens von Einzelteilen zur gemeinsamen Bearbeitung, die Verwendung von Gleitbelägen, das anbringen von Schmiernuten und Taschen, das Anbringen von Distanzstücken und die Verwendung von Wälzkörpern und Wälzkörperkäfigen zur Anwendung kommen.
Das Lager kann durch eine der nachfolgend beschriebenen Lagerungen oder eine beliebige, technisch sinnvolle Kombination zweier oder mehrerer der nachfolgend beschriebenen Lagerungen verwirklicht sein:
Lagerung, bei der die angrenzenden Bauteile 9, 10 je mindestens eine Mantelfläche eines geraden Kreiskegelstumpfs bzw. Kreiskegelstumpfsegments, welche als Lagerbahnfläche 1 dient, aufweisen, mindestens zwei sich gegenseitig an der Kontaktfläche 2 teilweise berührende und umgreifende Ringe bzw. Ringsegmente als Führungselemente 11, 12, die an den angrenzenden Bauteilen 9, 10 auf den Lagerflächen 101, 102 je mit ihren der Kontaktfläche 2 zugewandten Rückseiten teilweise aufliegen, mit als Schrauben ausgeführten Befestigungselementen 13, 14 die in komplementäre Befestigungselemente 15, 16 in Form von Gewindebohrungen geschraubt und so befestigt werden, dass sich dadurch die Bewegungsfreiheit weitgehend so weit einschränkt das nur noch eine Rotation um die eine Symmetrieachse bildende Achse 19 möglich ist, wie in 1 beispielhaft dargestellt.
Lagerung bei der die angrenzenden Bauteile 9, 10 je mindestens eine Planfläche welche senkrecht zur eine Symmetrieachse bildenden Achse 19 und als Lagerbahnfläche 1 dienen aufweisen und mindestens eine weitere der optionalen Führungsflächen 3, 5, 6, 8 als zylindrische Fläche ausgeführt ist, deren Rotationsachse identisch mit der eine Symmetrieachse bildende Achse 19 ist, mindestens zwei sich gegenseitig an der Kontaktfläche 2 teilweise berührenden und gegenseitig umgreifende Ringe bzw. Ringsegmente als Führungselemente 11, 12, die an den angrenzenden Bauteilen 9, 10 auf den Lagerflächen 101, 102 je mit ihrer der Kontaktfläche 2 zugewandten Rückseite teilweise aufliegen, mit als Schrauben ausgeführten Befestigungselementen 13, 14, die in als Gewindebohrungen ausgeführte komplementäre Befestigungselemente 15, 16 geschraubt und so befestigt werden, dass sich dadurch die Bewegungsfreiheit weitgehend so weit einschränkt das nur noch eine Rotation um die eine Symmetrieachse bildende Achse 19 möglich ist wie in 2 beispielhaft dargestellt.
Linearführung, bei der die angrenzenden Bauteile 9, 10 je mindestens über zwei plane, nicht identische und nicht parallele Lagerbahnflächen 1 verfügt, welche zueinander in beliebigen Winkel angeordnet sind, sich in beliebiger Winkellage zur eine Spiegelebene bildenden Achse 19 befinden, abweichend von der eine Spiegelebene bildenden Achse 19 lotrecht zur Schnittgeraden der identischen Ebenen der Lagerflächen 101, 102 in beliebiger Richtung liegen können, mindestens zwei sich gegenseitig an der Kontaktfläche 2 teilweise berührenden und umgreifende, als Leisten ausgeführte Führungselemente 11, 12, die an den angrenzenden Bauteilen 9, 10 auf den Lagerflächen 101, 102 je mit ihren der Kontaktfläche 2 zugewandten Rückseiten teilweise aufliegen, mit als Schrauben ausgeführten Befestigungselementen 13, 14, die in als Gewindebohrungen ausgeführte komplementäre Befestigungselemente 15, 16 geschraubt und so befestigt werden, dass sich dadurch die Bewegungsfreiheit weitgehend so weit einschränkt, dass nur noch eine Linearbewegung entlang der Schnittgeraden der identischen Ebenen der Lagerflächen 101, 102 möglich ist.
Linearführung, bei der die angrenzenden Bauteile 9, 10 je mindestens über eine Planfläche verfügt welche als Lagerflächen 101, 102 dienen und mindestens eine weitere der optionalen Führungsflächen 3, 5, 6, 8, welche als Planfläche ausgeführt ist, verfügt, mindestens zwei sich gegenseitig an der Kontaktfläche 2 teilweise berührenden und gegenseitig umgreifende Leisten als Führungselemente 11, 12, die an den angrenzenden Bauteilen 9, 10 auf den Lagerflächen 101, 102 je mit ihren der Kontaktfläche 2 zugewandten Rückseiten teilweise aufliegen, mit als Schrauben ausgeführten Befestigungselementen 13, 14, die in als Gewindebohrungen ausgeführte komplementäre Befestigungselemente 15, 16 geschraubt und so befestigt werden, dass sich dadurch die Bewegungsfreiheit weitgehend so weit einschränkt, dass mindestens nur noch eine Bewegung in einer Ebene möglich ist.
Dabei können sich Gewindebohrungen in den Leisten befinden und die Leisten mit den angrenzenden Bauteilen 9, 10 mit Schrauben 13, 14 verschraubt und dadurch aneinander befestigt sein. Weiter können Passstifte und/oder Passfeder vorgesehen sein, welche in geeignete Bohrungen und Aussparungen in den Leisten und den angrenzenden Bauteilen 9, 10 eingefügt sein können, um die Lage der Leisten zu den angrenzenden Bauteilen 9, 10 zueinander zu fixieren.
Vorzugsweise besteht die Möglichkeit einer temporären Befestigung des Rings oder des Ringsegments oder der Leiste am angrenzenden Bauteil 9, 10, um die in der Lagerbahnfläche 1 und der diese fortführenden Kontaktfläche 2 liegenden, Lagerflächen 101, 102 sowie Rückseien der Führungselemente 11, 12 bildenden Oberflächen in einem Arbeitsgang bearbeiten zu können.
Im Bedarfsfall kann eine Fase am Ring oder Ringsegment oder an der Leiste an an der Kante, welche die optionale Führungsflächen 4 und 5 oder 6 und 7 begrenzt, angebracht sein.
Zusätzlich zur durch die Lagerflächen 101, 102 definierten Lagerbahnfläche 1 sowie der diese fortführenden Kontaktfläche 2 kann mindestens ein weitere der optionalen Führungsflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 gegebenenfalls nebst zugehöriger Gegenfläche zur Verwendung kommen.
Mindestens eine der Lagerflächen 101, 102 und/oder eine der einander an der Kontaktfläche 2 berührenden Rückseiten der Führungselemente und/oder mindestens eine der optionalen Führungsflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 kann mit abformbaren Gleitbelägen oder mit metallischen oder nichtmetallischen Gleitbelägen beklebt sein und/oder es kann vorgesehen sein, diese in Abformmassen einzubetten oder zu beschichten (welche die tibologischen Eigenschaften verändern können).
Im Bereich der Lagerbahnfläche 1 und der Kontaktfläche 2 sowie der optionalen Führungsbahnflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 kann mindestens in einer Fläche mindestens eine Schmiernuten zur Versorgung mit Schmiermittel für eine hydrodynamische Schmierung, oder mindestens eine Tasche für eine Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit zur hydrostatischen Schmierung oder gasförmigen Druckmedien zur aerostatischen Schmierung oder hydrostatische bzw. aerostatischen Entlastung angebracht oder abgeformt werden, welche wiederum über Kanäle durch die angrenzenden Bauteile 9, 10 Ringe bzw. Ringsegmente mit den entsprechenden Medien versorgt werden können.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass mindestens einmal an mindestens einen der angrenzenden Bauteile 9, 10 oder mindestens einmal an mindestens einen der Ringe oder Ringsegmente oder Leiste Gleitschuhe auch einstellbar und beweglich angebracht sind, dass sie entlang der Lagerbahnfläche 1 oder der Kontaktfläche 2 gleiten.
Dabei kann vorgesehen sein, dass mindestens einmal an mindestens einen der angrenzenden Bauteile 9, 10 oder mindestens einmal an mindestens einen der Ringe oder Ringsegmente oder Leiste Gleitschuhe auch einstellbar und beweglich angebracht sind, dass sie an mindestens einer der optionalen Führungsbahnflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 gleiten.
Dabei kann vorgesehen sein, dass mindestens einmal zwischen den angrenzenden Bauteilen 9, 10 zwischen den Lagerflächen 101, 102 oder zumindest im Bereich der Kontaktfläche 2 zwischen den Ringen oder Ringsegmenten oder Leisten Wälzkörper angebracht sind, welche auch in dafür geeigneten Wälzkörperkäfigen in Ihrer Lage zueinander gehalten werden.
Zwischen mindestens einer der optionalen Führungsflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 der angrenzenden Bauteile 9, 10 und der Ringe oder Ringsegmente oder Leisten können alternativ oder zusätzlich Wälzkörper angebracht werden, welche auch in dafür geeigneten Wälzkörperkäfigen in Ihrer Lage zueinender gehalten werden. Der für die Wälzkörper erforderliche Platz kann dadurch erhalten werden, indem mindestens ein Distanzstück zwischen den angrenzenden Bauteilen 9, 10 und den Ringen oder Ringsegmenten oder Leisten angebracht wird, wobei die Abstände zwischen den Angrenzenden Bauteilen 9, 10 und den Ringen oder Ringsegmenten oder Leisten zueinander dementsprechend vergrößert wird und die Gegenflächen ebenfalls als Abwälzflächen ausgeführt werden. Dabei können die Distanzstücke auch einseitig keilförmig und gegeneinander verschiebbar ausgeführt sein.
Distanzstücke können alternativ zur Erzeugung eines Schmierspaltes verwendbar sein bzw. verwendet werden.
Mindestens einmal an mindestens einen der angrenzenden Bauteile 9, 10 oder mindestens einmal an mindestens einen der Ringen oder Ringsegmenten oder Leisten können gleit- oder wälzgelagerte zylindrische, kugelige, ballige oder kegelige Rollen so auch einstellbar angebracht sein, dass sie zumindest im Bereich der Lagerbahnfläche 1 an den Lagerflächen 101, 102 oder zumindest im Bereich der Kontaktfläche 2 an den einander zugewandten Rückseiten der als Ringe oder Ringsegmente oder Leisten ausgeführten Führungselemente 11, 12 abwälzen.
Mindestens einmal an mindestens einen der angrenzenden Bauteile 9, 10 oder mindestens einmal an mindestens einen der als Ringe oder Ringsegmente oder Leisten ausgeführten Führungselemente 11, 12 können gleit- oder wälzgelagerte zylindrische, kugelige, ballige oder kegelige Rollen so auch einstellbar angebracht sein, dass sie an mindestens einer der optionalen Führungflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 abrollen.
Mindestens eine Wälzkörperumlaufeinheit kann so an den angrenzenden Bauteilen 9, 10 oder den als Ringe oder Ringsegmente oder Leisten ausgeführten Führungselemente 11, 12 angebracht oder integriert sein, dass die Wälzkörper zumindest im Bereich der Lagerbahnfläche 1 an den Lagerflächen 101, 102 oder zumindest im Bereich der Kontaktfläche 2 an den einander zugewandten Rückseiten der als Ringe oder Ringsegmente oder Leisten ausgeführten Führungselemente 11, 12 abwälzen.
Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine Wälzkörperumlaufeinheit so an den angrenzenden Bauteile 9, 10 oder den als Ringe oder Ringsegmente oder Leisten ausgeführten Führungselemente 11, 12 angebracht oder integriert sein, dass die Wälzkörper an den entsprechenden Oberflächen der optionalen Führungsflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 abwälzen.
Wichtig ist hervorzuheben, dass die Führungsflächen 3, 4, 5, 6, 7, 8 zwischen jeweils einem der Bauteile 9, 10 und einem der Führungselemente 11, 12 ausgebildet sein können.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. Die Erfindung ist beispielsweise bei der Herstellung und dem Betrieb von Vorrichtungen und Anlagen mit geführt gegeneinander beweglichen Bauteilen gewerblich anwendbar.
Bezugszeichenliste

1: Lagerbahnfläche durch Lagerflächen 101 und 102 definiert
2: Kontaktfläche in der Lagerbahnfläche 1 liegend / diese fortführend
3: Führungsfläche zwischen Bauteil 10 und Führungselement 11, optional
4: Führungsfläche zwischen Bauteil 10 und Führungselement 11, optional
5: Führungsfläche zwischen Bauteil 10 und Führungselement 11, optional
6: Führungsfläche zwischen Bauteil 9 und Führungselement 12, optional
7: Führungsfläche zwischen Bauteil 9 und Führungselement 12, optional
8: Führungsfläche zwischen Bauteil 9 und Führungselement 12, optional
9: erstes Bauteil der gegeneinander beweglichen Bauteile 9 und 10 / Bauteil gegenüber Bauteil 10 beweglich
10: zweites Bauteil der gegeneinander beweglichen Bauteile 9 und 10 / Bauteil gegenüber Bauteil 9 beweglich
11: Führungselement
12: Führungselement
13: Befestigungselement des Führungselements 12 am zweiten Bauteil 10
14: Befestigungselement des Führungselements 11 am ersten Bauteil 9
15: komplementäres Befestigungselement zum Befestigungselement 14
16: komplementäres Befestigungselement zum Befestigungselement 13
17: Nut am Bauteil 10 beherbergend Führungselement 11
18: Nut am Bauteil 9 beherbergend Führungselement 12
19: Achse
100: Lager
101: Lagerfläche am Bauteil 9
102: Lagerfläche am Bauteil 10

Claims

Lager (100) zum Führen gegeneinander beweglicher Bauteile (9, 10), welches einen Freiheitsgrad um oder entlang einer Achse (19) und mindestens ein Paar einander zugeordneter Lagerflächen (101, 102), umfassend je eine Lagerfläche (101, 102) je gegeneinander beweglichen Bauteils (9, 10), aufweist, sowie je eine durch ein Paar einander zugeordneter Lagerflächen (101, 102) festgelegte Lagerbahnfläche (1), gekennzeichnet durch eine gegenseitige Umgreifung der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) in der Lagerbahnfläche (1).
Lager nach Anspruch 1, bei dem die gegenseitige Umgreifung eine gegenseitige Hintergreifung umfasst.
Lager nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Um- oder Hintergreifung wenigstens eine Kontaktfläche (2) aufweist, die in der durch ein Paar einander zugeordneter Lagerflächen (101, 102) gebildeten Lagerbahnfläche (1) liegt und/oder diese fortführt.
Lager nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die gegenseitige Um- oder Hintergreifung durch mindestens ein Paar Nuten (17, 18), umfassend jeweils eine in den beiden Lagerflächen (101, 102) vorgesehene, entlang der durch den Freiheitsgrad vorgegebenen zulässigen gegenseitigen Bewegungsrichtung der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) verlaufende Nut (17, 18), wobei: – in jeder Lagerfläche (101, 102) eine Nut (18, 17) vorgesehen ist, – die beiden Nuten (17, 18) einander zum Teil überlappen, wenn die beiden gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) aufeinander liegen, sowie mindestens ein Paar Führungselemente (11, 12), umfassend zwei Führungselemente (11, 12), wobei: – in jeder der beiden Nuten (17, 18) eines der beiden Führungselemente (11, 12) beherbergt ist, das mit seiner Rückseite am jeweils anderen der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) auf dessen Lagerfläche (101, 102) befestigt ist, – die jeweils der Lagerfläche (101, 102) desjenigen Bauteils (9, 10), an dem das jeweilige Führungselement (11, 12) befestigt ist, zugewandte Rückseite in der durch die jeweilige Lagerfläche (101, 102) aufgespannten Fläche liegt, – die beiden Führungselemente (11, 12) einander jeweils deren Rückseiten zuweisen, – die Rückseiten der beiden Führungselemente (11, 12) die Kontaktfläche (2) der gegenseitigen Um- oder Hintergreifung definieren, die in der durch die Lagerflächen (101, 102) festgelegten Lagerbahnfläche (1) liegt und/oder diese fortführt. verwirklicht ist.
Lager nach Anspruch 4, bei dem mehr als ein Paar der einander zugeordneten Nuten (17, 18) und Führungselemente (11, 12) vorgesehen sind.
Lager nach Anspruch 4 oder 5, bei dem eine Befestigung wenigstens eines der beiden Führungselemente (11, 12) durch dasjenige der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) hindurch zugänglich ist, in dessen Nut (17, 18) das jeweilige Führungselement (11, 12) beherbergt ist.
Lager nach Anspruch 6, bei dem ein Zugang zu der Befestigung verschließbar ausgeführt ist.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Zugang ein oder mehrere bis in die Nut reichende Schraublöcher sowie eine oder mehrere Schrauben oder Bolzen, deren Erstreckung vor der Nut endet, umfasst.
Lager nach Anspruch 6, 7 oder 8, bei dem eines der beiden Führungselemente (11, 12) vor dem Zusammenbau des Lagers (100) am ihm zugeordneten Bauteil (9, 10) der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) befestigt ist, wobei das in der Nut (18, 17) diesen Bauteils (9, 10) beweglich beherbergte Führungselement (12, 11) bereits vorher in die Nut (18, 17) an diesem Bauteil (9, 10) unter das an diesem Bauteil (9, 10) zu befestigende Führungselement (11, 12) eingebracht ist, und beim Zusammenbau des Lagers (100) durch einen Zugang durch das andere der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile (10, 9) hindurch mit dessen Rückseite auf der Lagerfläche (101, 102) am anderen der beiden gegeneinander beweglichen Bauteile (10, 9) befestigt wird.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem – das Lager als ein Drehlager ausgeführt ist, – die Lagerbahnfläche (1) und die Lagerflächen (101, 102) der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) durch eine Mantelfläche eines geraden Kreiskegelstumpfs oder Kreiskegelstumpfsegments oder durch je eine Mantelfläche von geraden Kreiskegelstümpfen oder Kreiskegelstumpfsegmenten mit gleichem zwischen den Mantelflächen und der Achse (19) eingeschlossenem Öffnungswinkel gebildet werden, – die Führungselemente (11, 12) als zwei sich gegenseitig an der Kontaktfläche (2) teilweise berührende und umgreifende Ringe oder Ringsegmente ausgeführt sind, die mit ihren Rückseiten teilweise auf den Lagerflächen (101, 102) der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) aufliegen, und – die Bewegungsfreiheit der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) so weit einschränkt ist, das nur noch eine Rotation um die Achse (19) möglich ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem – das Lager als ein Drehlager ausgeführt ist, – die Lagerbahnfläche (1) und die Lagerflächen (101, 102) der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) in einer gemeinsamen normal zur Achse (19) verlaufenden Ebene oder in parallelen, normal zur Achse (19) verlaufenden Ebenen liegen, – mindestens eine Führungsfläche (3, 5, 6, 8) vorgesehen ist, die als eine Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders ausgeführt ist, dessen Rotationsachse mit der Achse (19) zusammenfällt, – die Führungselemente (11, 12) als zwei sich gegenseitig an der Kontaktfläche (2) teilweise berührende und umgreifende Ringe oder Ringsegmente ausgeführt sind, die mit ihren Rückseiten teilweise auf den Lagerflächen (101, 102) der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) aufliegen, und – die Bewegungsfreiheit der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) so weit einschränkt ist, das nur noch eine Rotation um die Achse (19) möglich ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem – das Lager als ein Drehlager ausgeführt ist, – die Lagerbahnfläche (1) und die Lagerflächen (101, 102) der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) durch eine Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders oder durch je eine Mantelfläche von konzentrisch angeordneten Kreiszylindern gebildet werden, dessen Rotationsachse bzw. deren Rotationsachsen mit der Achse (19) zusammenfallen, – mindestens eine Führungsfläche (3, 5, 6, 8) vorgesehen ist, die in wenigstens einer normal zur Achse (19) verlaufenden Ebene liegt, – die Führungselemente (11, 12) als zwei sich gegenseitig an der Kontaktfläche (2) teilweise berührende und umgreifende Ringe oder Ringsegmente ausgeführt sind, die mit ihren Rückseiten teilweise auf den Lagerflächen (101, 102) der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) aufliegen, und – die Bewegungsfreiheit der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) so weit einschränkt ist, das nur noch eine Rotation um die Achse (19) möglich ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem – das Lager als ein Linearlager ausgeführt ist, – das Lager zwei ebene, nicht parallele und nicht identische Lagerbahnflächen (1) aufweist, die durch jeweils ein Paar Lagerflächen (101, 102) an den gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) gebildet sind, – zwei Um- oder Hintergreifungen, jeweils eine in jeder der beiden Lagerbahnflächen, mit jeweils einer Kontaktfläche (2), – zwei Paaren Führungselemente (11, 12), je ein Paar je Lagerbahnfläche (1) und Kontaktfläche (2), – jedes Paar Führungselemente (11, 12) als zwei sich gegenseitig an einer Kontaktfläche (2) teilweise berührende und umgreifende Leisten ausgeführt sind, die mit ihren Rückseiten teilweise auf den Lagerflächen (101, 102) der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) aufliegen, und – die Bewegungsfreiheit der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) so weit einschränkt ist, das nur noch eine Linearbewegung entlang die eine Schnittgerade der Lagerbahnflächen (1) bildende Achse (19) möglich ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem – das Lager als ein Linearlager ausgeführt ist, – die Lagerbahnfläche (1) und die Lagerflächen (101, 102) der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) in einer gemeinsamen, parallel zur Achse (19) verlaufenden Ebene oder in parallelen, parallel zur Achse (19) verlaufenden Ebenen liegen, – mindestens eine Führungsfläche (3, 5, 6, 8) vorgesehen ist, die als eine ebene Fläche ausgeführt ist, welche parallel zur Achse (19) verläuft und gegenüber einer die Lagerbahnfläche (1) einschließenden Ebene geneigt ist, – die Führungselemente (11, 12) als zwei sich gegenseitig an der Kontaktfläche (2) teilweise berührende und umgreifende Leisten ausgeführt sind, die mit ihren Rückseiten teilweise auf den Lagerflächen (101, 102) der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) aufliegen, und – die Bewegungsfreiheit der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) so weit einschränkt ist, das nur noch eine Linearbewegung entlang der Achse (19) möglich ist.
Lager nach Anspruch 14, bei dem mehr als ein Paar Führungselemente (11, 12) vorgesehen sind, von denen jedes Paar als zwei sich gegenseitig an einer Kontaktfläche (2) teilweise berührende und umgreifende Leisten ausgeführt sind, die mit ihren Rückseiten teilweise auf den Lagerflächen (101, 102) der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) aufliegen.
Lager nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem die Befestigungen der Führungselemente (11, 12) auf den Lagerflächen (101, 102) der gegeneinander beweglichen Bauteile (9, 10) in Form von Gewindebohrungen (15, 16) und Schrauben (13, 14), die in die Gewindebohrungen (15, 16) geschraubt sind, ausgeführt sind.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine oder mehrere zusätzliche Führungsflächen (3, 4, 5, 6, 7, 8) vorgesehen sind.