DE1425120C - Kugellager für Längsbewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugellager für Längsbewegung mit wenigstens einer endlosen Reihe von Kugeln, die in einer Richtung zwischen ebenen Laufflächen an den gegeneinanderbewegten Maschinenteilen abrollen und durch wenigstens einen Kanal in einem der Maschinenteile in der entgegengesetzten Richtung unbelastet zurückgeführt werden, wobei Führungen zum Halten der belasteten Kugeln an dem die Rückführkanäle aufweisenden Maschinenteil in Richtungen quer zur Laufrichtung vorgesehen sind.

Kugellager nach der Erfindung dienen zum Halten oder Abstützen eines Maschinenteils, um eine praktisch freie Relativbewegung gegenüber einem anderen Maschinenteil zu ermöglichen, ohne seitliche Kräfte auszuüben. Bisher hat man die Werkzeugmaschinen im allgemeinen so konstruiert und ausgeführt, daß man durch genaue Kontrollen bzw. auch Regelvorrichtungen extrem genaue Stellungen bzw. Lagen erreichen konnte. Selbstverständlich können diese Stellungen bei einer Werkzeugmaschine nur dann erreicht werden, wenn die relativ zu dem Hauptwerkstück beweglichen Teile keine unkontrollierbaren Kräfte aufzunehmen brauchen.

Bei derartigen bekannten Kugellagern für Längsbewegung sind die Führungen zum Halten der belasteten Kugeln starr. Infolgedessen können sie keine seitliche Bewegung . ausführen, was einmal einen außerordentlich genauen Einbau notwendig macht und wegen des unvermeidbaren Spiels zum anderen zu einem erheblichen Verschleiß an Kugel und Führungselementen führt.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein derartiges Kugellager für Längsbewegung so auszubilden, daß auch eine begrenzte Bewegung der Kugeln quer zur Hauptlaufrichtung möglich ist und trotzdem die Kugeln in die Öffnungen der Rückführkanäle genau eingeführt werden.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß seitlich jeder Reihe von Kugeln als Führungen zum Halten der belasteten Kugeln seitlich ausbiegbare Stäbe an ihren Enden außerhalb der Lauffläche am Maschinenteil befestigt sind. ■

Durch die seitliche Ausbiegbarkeit der nur an ihren Enden gegen seitliche Bewegung festgelegten Stäbe können diese bei Anlaufen der Kugel in gewissen Grenzen nachgeben. Durch die dabei entsprechende kurvenförmige Krümmung der Stäbe in der Ebene der Laufflächen werden jedoch die Kugeln zwangläufig in die Mündungen der Rückführkanäle eingeführt.

Um die bei der Ausbiegung auftretende Längenänderung zwischen den Befestigungsstellen am Maschinenteil auszugleichen und um ein Verwerfen der Stäbe bei thermischen Längenänderungen zu vermeiden, ebenso wie gegebenenfalls eine gewisse Nachstellbarkeit der Endstücke des Lagers zu ermöglichen, sind vorzugsweise die seitlich ausbiegbaren als Führungen dienenden Stäbe axial verschiebbar im Maschinenteil gelagert.

Die als Führung dienenden seitlich ausbiegbaren Stäbe sind vorzugsweise nachgiebige Drähte mit dreieckförmigem Querschnitt. Diese Stäbe können auch mit einem trapezförmigen Querschnitt mit der weiten Basis an der Außenseite vom Maschinenteil weg oder mit anderem Querschnitt ausgebildet sein.

Der wesentlichste Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist darin zu sehen, daß eine winkelmäßige Fehläusrichtung der Kugellager keine Ablenkungskräfte entstehen läßt, die eine Größe aufweisen, die zu Störungen führen könnte wie bei den Walzenlagern, bei denen die Walzen daran gehindert werden, sich längs einer geraden Linie zu bewegen und die eine Genauigkeit der Montage erfordern, die nor schwer zu erzielen ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

ίο Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Maschine, deren einer Maschinenteil mit erfindungsgemäßem Kugellager für Längsbewegung verschiebbar angeordnet ist,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 3, .

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3.

F i g. 1 zeigt einen Tisch 10, welcher relativ zu zwei Bahnen 11 bewegbar ist.

Der Tisch 10 ist bei diesem Ausfuhrungsbeispiel mit Hilfe einer Vielzahl von Kugellagern der Führungsbahn 11 zugeordnet. In F i g. 1 sind die drei Kugellager 12,13 und 14 gezeigt, wobei das Lager 12 das Gewicht des beweglichen Teils 10 trägt, das Lager 13 die seitliche Führung des beweglichen Teils 10 zn übernehmen hat und das Kugellager 14 eine Art Leistenführung darstellt. Die Kugellager haben gegenüber ihrem Trägerteil seitlichen Spielraum, und jedes der beiden Kugellager 12 und 13 ist in der Mitte auf ihrer gesamten Länge im Eingriff mit den Blöcken 15 bzw. 16, um die im Betrieb auftretenden Kräfte aufnehmen zu können.

Jedes der Kugellager 12 und 13 hat denselben konstruktiven Aufbau; die Anordnung 12 soll im folgen? den unter Bezugnahme auf die F i g. 2, 3 und 4 im einzelnen näher beschrieben werden.

Das Kugellager 12 besteht aus einem länglichen Maschinenteil als Hauptkörper 20 mit einem Paar am Ende angeordneter Kappen 21 und 22, die an gegenüberliegenden Enden des Hauptkörpers beispielsweise durch "eine Flanschschraube 23 befestigt sind. Jeder Hauptkörper 20 besitzt einen erweiterten Teil, der den Tischflächen am nächsten liegt, um eine Führung für das Kugellager zu bekommen, wenn dieses sich in der Längsrichtung um die mittlere Stütze schräg stellt. Eine Seite 24 des Hauptkörpers 20 bildet eine Wälzfläche für die Kugeln. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind vier Reihen von Kugeln 25,26, 27 und 28 vorgesehen, die längs der Wälzfläche 24 verlaufen. Die Kugelumlaufbahnen sind durch eine Reihe von in dem Hauptkörper 20 befindlichen Kanälen vervollständigt. Diese Kanäle, tragen die Bezugsziffern 29, 30, 31 und 32. Die Kanäle haben alle Umlenkbögen, so hat beispielsweise der Kanal 32 die Abschnitte 32 α und 32 b und läuft in die Enden 32 c und 32 d an gegenüberliegenden Enden der Wälzfläche 24 aus. In jeder Reihe ist eine ausreichende Anzahl von Kugeln vorgesehen, um den zugehörigen Kanal vollständig auszufüllen.

Wie man aus der Zeichnung ersieht, muß das Kugellager in jeder nur möglichen Bewegungsrichtung des Gleitstücks 10 wirksam sein, so daß die Kugeln entweder sich in die Kanalöffnung 32 c hinein- oder aus dieser herausbewegen können. Wie F i g. 4 zeigt, verläuft eine Mittellinie von dem Mittelpunkt M der Kanalöffnungen 32 c und 32 d zwischen den Punkten

M und N; sie ist in strichpunktiertem Linienzug gezeichnet. Die Abmessungen der Kanäle 29 bis 32 sind etwas größer als die Abmesspngen der Kugeln, wie man aus den F i g. 2, 3 und 4 ersieht; die Kanäle können also von sich aus nicht mit Sicherheit bewirken, daß eine Kugel an irgendeinem der Punkte M oder N in eine Kanalöffnung eintritt.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, die auch eine Bewegung der Kugeln längs eines im Winkel zu der Linie M, N verlaufenden Weges zulassen, sobald die Kugeln über die Wälzfläche 24 hinausgelangen. Wenn eine Kugel 28 aus dem Kanal durch die öffnung 32 d austritt (F i g. 4), hat die unten beschriebene erfindungsgemäße Einrichtung die Aufgabe, daß der Mittelpunkt der Kugel über die ganze Länge der Linie M-N zentriert wird. Wandert nun die Kugel selbst auf die öffnung 32 c des Kanals zu, dann kann diese entweder der Mittellinie folgen oder den auseinanderstrebenden Linien mit der äußersten Divergenz, die in gestrichelten Linienzügen angedeutet sind und zwi- ao sehen dem Punkt N und den Punkten A und B ver-, laufen. Andererseits kann eine Kugel, die sich in der entgegengesetzten Richtung bewegt, von dem Punkt M aus nach den Punkten C oder D ausweichen.

Diese Einrichtungen bestehen erfindungsgemäß aus biegsamen Stäben, die dazu dienen, die Kugeln zu führen. Bei dem in de.r Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel besteht diese Einrichtung aus Drähten 40, 41, 42, 43 und 44, die im allgemeinen dreieckförmigen Querschnitt haben. Diese Drähte können auch andere Formen aufweisen; dreieckförmige Drähte bieten aber eine größere Breite zum Halten der Kugeln.

Jeder Kugelreihe ist ein Drähtepaar zugeordnet, und die relative Lage der Teile zueinander ist so gewählt, daß immer ein einzelner Draht zwischen zwei benachbarten Kugelreihen liegt. Die Drähte begrenzen immer paarweise eine Kugelreihe. Die Drahtpaare sind in einem Abstand voneinander angeordnet, der etwas kleiner ist als der Durchmesser einer Kugel, und sie haben einen Abstand von der Wälzfläche 24, der kleiner ist als der Durchmesser der Kugel. Beim Durchbiegen der Drähte können sich diese von der Wälzfläche 24 wegbewegen, weil sie im bestimmten Abstand von der Oberfläche der Bahn 11 liegen. Die Drähte können sich auch in der Längsrichtung bewegen, wenn sie durchgebogen werden, und zwar dadurch, daß die Enden jedes einzelnen Drahtes, beispielsweise die Enden 45 und 46 des Drahtes 43, lose in einer Ausnehmung 47 bzw. 48 der Abschlußkappen 21 und 22 untergebracht sind.

Fig. 4 zeigt beispielsweise, daß die Drähte 43 und in dem Sinn wirken, daß die Kugeln 28 in die Mitte der Kanalöffnung 32 J geführt werden, wenn die Kugeln aus dem Kanal austreten. Die Drähte 43 und können sich dann durchbiegen, wenn die Kugeln schräglaufen. Hat eine einzelne Kugel einen solchen Weg genommen, dann kann sie sich immer noch frei in den Kanal 32 c hineinbewegen, weil dieser ja größere Abmessungen besitzt. Dieselbe Wirkung tritt ein, wenn das Kugellager sich in der entgegengesetzten Richtung bewegt.

Wie man aus F i g. 2 ersieht, sind die Kanäle 29 bis in Gruppen zusammengefaßt und in der Höhenausdehnung gegeneinander versetzt, um zwischen den einzelnen Kanälen eine passende Wanddicke frei zu lassen.

Das Kugellager 14 für die Leistenführung hat im Prinzip den gleichen Aufbau wie die Kugellager 12 und 13; allerdings besitzt es, wie Fig. 1 zeigt, nur eine einzige Reihe von Kugeln 50. Der Aufbau dieser einzigen Kugelreihe ist aber der gleiche wie für jede einzelne Reihe des Kugellagers 12.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kugellager für Längsbewegung mit wenigstens einer endlosen Reihe von Kugeln, die in einer Richtung zwischen ebenen Laufflächen an den gegeneinander bewegten Maschinenteilen abrollen und durch wenigstens einen Kanal in einem der Maschinenteile in der entgegengesetzten Richtung unbelastet zurückgeführt werden, wobei Führungen zum Halten der belasteten Kugeln an dem die Rückführkanäle aufweisenden Maschinenteil in Richtungen quer zur Laufrichtung vorgesehen sind, dadurchgekennzeichnet, daß seitlich jeder Reihe (25 bis 28) von Kugeln als Führungen zum Halten der belasteten Kugeln seitlich ausbiegbare Stäbe (40 bis 44) an ihren Enden außerhalb der Lauffläche am Maschinenteil (12) befestigt sind.

2. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlich ausbiegbaren als Führungen dienenden Stäbe (40 bis 44) axial verschiebbar im Maschinenteil (12) gelagert sind.

3. Kugellager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Führungen dienenden seitlich ausbiegbaren Stäbe nachgiebige Drähte (40 bis 44) mit dreieckförmigem Querschnitt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen