DE19614513A1

DE19614513A1 - Linearwälzlager mit einer U-förmigen Führungsschiene

Info

Publication number: DE19614513A1
Application number: DE1996114513
Authority: DE
Inventors: Horst Friedrich; Ralf Dipl Ing Moseberg; Frank Dipl Ing Scheib
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2016-04-13
Also published as: DE19614513B4

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Linearwälzlager mit einer U-förmigen Führungsschie ne, an deren Innenseite an den U-Schenkeln in Schienenlängsrichtung ver laufende Laufrillen angeordnet sind, an welchen sich Wälzkörper eines in nerhalb der Führungsschiene verschiebbaren Laufwagens abstützen und dort während des Verschiebens des Laufwagens abrollen, wobei die Wälzkörper in dem Laufwagen zwei endlose Umläufe bilden.

Hintergrund der Erfindung

Ein Linearwälzlager mit einer U-förmigen Führungsschiene ist aus der DE-PS 36 27 169 bekannt. Bei diesem Lager sind jedoch keine Maßnahmen vorgese hen, um zu verhindern, daß die Wälzkörper aus dem Laufwagen herausfallen, wenn dieser aus der Führungsschiene herausgenommen wird.

Die US-PS 47 99 806 zeigt ein solches Linearwälzlager, bei welchem die Wälzkörper in Rücklauf- und Umlenkkanälen aus Kunststoff geführt sind. Ins besondere die Kunststoffumlenkungen haben den Nachteil, daß sie sehr genau positioniert und fixiert werden müssen, um ein leichtgängiges Abrollen der Wälzkörper zu sichern. Durch den Kunststoff werden die Anwendungsgrenzen bezüglich der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und der Temperatur sehr eingeengt. Da die Werkzeugkosten für solche Teile relativ hoch sind, ist eine wirtschaftliche Fertigung nur bei hohen Stückzahlen möglich.

Die US-PS 49 17 508 zeigt ein Lager, dessen Laufwagen aus Tragelementen mit Wälzkörperlaufbahnen und zwei Abdeckblechen besteht, welche die Wälzkör perrückhalterung übernehmen. Dabei sind die Tragelemente und die Abdeck bleche fest miteinander vernietet. Dadurch wird es erforderlich, die Tragplatten sehr exakt auszurichten, um sicherzustellen, daß alle Wälzkörper mit der gleichen Last belastet werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager zu entwickeln, welches flach baut und wesentlich höhere Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Temperaturen zuläßt, als bekannte Lager. Bei einem solchen Lager soll die Wälzkörperrückhalterung ohne zusätzliche Bauteile möglich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Wälzkör perumläufe des Laufwagens von zwei mit Laufrillen versehenen Tragelementen und einer gemeinsamen Leitplatte mit zwei durchgehenden inneren Ausneh mungen gebildet sind, in welchen die Tragelemente und die Wälzkörper einge setzt sind. Auf diese Weise wird ein Lager geschaffen, dessen Laufwagen der Führungsschiene entnommen werden kann, ohne daß die Wälzkörper aus dem Laufwagen herausfallen, da diese sich in den Ausnehmungen der Leitplatte befinden und von dieser gehalten werden.

In der Leitplatte können die beiden durchgehenden Ausnehmungen von zwei äußeren Rückhaltestegen, einem gemeinsamen inneren Führungssteg und jeweils zwei Umlenkflächen für die Wälzkörper begrenzt sein. Dabei kann jeder Laufrille für die Wälzkörper in der Führungsschiene eine Führungsnut zugeordnet sein, in welcher ein Rückhaltesteg der Leitplatte eingesteckt ist. Zur Bildung des Laufwagens können zwei die Tragelemente mit den Wälzkörpern haltende Abdeckbleche an der Leitplatte befestigt sein.

Die Abdeckbleche können zur teilweisen Aufnahme und zur Fixierung der Tragelemente durchgehende Ausnehmungen aufweisen, welche sich in Längs richtung des Laufwagens erstrecken. Dabei kann jede Ausnehmung eines Abdeckblechs in ihren Endbereichen eine größere Breite aufweisen, als im mittleren Abstützbereich für die Tragelemente. Wenn an jedem Abdeckblech zwischen den beiden Ausnehmungen ein zu diesen paralleler durchgehender Federschlitz ausgebildet ist, kann sich das Lager mit seinem Lagerspiel selbst einstellen. Dieser Federschlitz wirkt wie ein integriertes Federelement.

Bei dem erfindungsgemäßen Lager wird vermieden, daß Teile zur Anwendung kommen, welche nur bei hohen Stückzahlen kostengünstig zu fertigen sind. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Lagers besteht darin, daß sein Gewicht und seine Abmessungen gering gehalten sind und daß es einen ein fachen Aufbau aufweist. Für einen Laufwagen mit selbsttätiger Spieleinstellung ergibt sich der Vorteil, daß eine spanlos hergestellte Führungsschiene zum Einsatz kommen kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Führungsschiene;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Laufwagens;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Laufwagen;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Laufwagen;

Fig. 5 eine explosionsartige Darstellung der Teile des Laufwagens;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Leitplatte des Laufwagens;

Fig. 7 einen Schnitt durch die Leitplatte;

Fig. 8 eine Ansicht eines Tragelementes des Laufwagens;

Fig. 9 einen Schnitt durch das Tragelement;

Fig. 10 eine Draufsicht auf ein Abdeckblech des Laufwagens;

Fig. 11 einen Schnitt durch das Abdeckblech;

Fig. 12 einen Querschnitt durch den in der Führungsschiene angeord neten Laufwagen;

Fig. 13 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Führungsschiene mit darin angeordnetem Laufwagen;

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Laufwa gens;

Fig. 15 eine explosionsartige Darstellung der Teile des abgewandelten Laufwagens gemäß Fig. 14.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Bei einem erfindungsgemäßen Linearwälzlager besteht ein Laufwagen 1 aus zwei Tragelementen 2, einer Leitplatte 3 für Wälzkörper 4, zwei Abdeckblechen 5 und zwei Endstücken 6. Die Tragelemente 2 weisen jeweils eine umlaufende Laufrille 7 auf, welche zur Aufnahme der Wälzkörper 4 dient. Als Wälzkörper sind hier Kugeln verwendet.

Bei dem Linearwälzlager ist der Laufwagen 1 in dem Innenraum einer im Querschnitt U-förmigen Führungsschiene 8 angeordnet. Jeweils zwei langge streckte Tragelemente 2 sind in dem Laufwagen 1 parallel zur Verfahrrichtung des Wagens und nebeneinander angeordnet. Von ihren in der Laufrille 7 um laufenden Wälzkörpern befinden sich die tragenden Wälzkörper 4 an der Außenseite und die rücklaufenden Wälzkörper 4 im Inneren des Laufwagens 1. Die Laufrillen 7 der Tragelemente 2 dienen auf der der Führungsschiene 8 zugewandten Seite zur Aufnahme bzw. zum Übertragen von äußeren Lasten, während die stirnseitigen Umlenkbereiche und die inneren Bereiche der Laufril len 7 für die Umlenkung und den Rücklauf der Wälzkörper 4 vorgesehen sind.

Die Leitplatte 3 übernimmt die äußere Führung der Wälzkörper 4. Sie weist innere Ausnehmungen 9 auf, in welchen die Tragelemente 2 mit den Wälzkör pern 4 eingesteckt sind. Infolge der Ausnehmungen 9 weist die Leitplatte 3 verschiedene Bereiche auf. Nach außen sind die Ausnehmungen 9 durch äußere Rückhaltestege 10 der Leitplatte 3 begrenzt. Die Wälzkörper 4 werden von den Rückhaltestegen 10 im Laufwagen 1 gehalten, wenn dieser nicht in der Füh rungsschiene 8 montiert ist. Zwischen den beiden Ausnehmungen 9 der Leit platte 3 befindet sich ein innerer Führungssteg 11, welcher die Führung der Wälzkörper 4 im unbelasteten Rücklaufbereich übernimmt. Innerhalb jeder Ausnehmung 9 ist der tragende Bereich der Wälzkörper 4 mit dem Rücklaufbe reich über stirnseitige Umlenkflächen 12 der Leitplatte 3 verbunden. Im einge steckten Zustand des Tragelementes 2 ist somit jeweils ein geschlossener um laufender Wälzkörperkanal geschaffen.

Zur Positionierung und Fixierung der Leitplatte 3 sind die Endstücke 6 mit Schlitzen 14 versehen. Die Leitplatte 3 weist stirnseitige Ausnehmungen auf, in welchen die Endstücke 6 eingesetzt sind. Dabei greifen die stirnseitigen Endbe reiche 13 der Leitplatte 3 in die Schlitze 14 der Endstücke 6 ein. Die Schlitze 14 sind also so ausgeführt, daß die Leitplatte 3 in sie hineingesteckt werden kann. Dadurch ist eine Fixierung der Leitplatte 3 sowohl in Verschieberichtung des Laufwagens 1 als auch senkrecht dazu gewährleistet. Die Fixierung der Leitplatte 3 quer zur Verschiebeachse erfolgt durch ihre stirnseitigen Ausneh mungen. Diese sind so ausgeführt, daß seitliche Abstützkanten 15 gebildet sind, an welchen sich die Seitenflächen der Endstücke 6 abstützen.

Die Tragelemente 2 werden beim Zusammenbau des Laufwagens 1 in den Abdeckblechen 5 fixiert. Hierzu sind in den Abdeckblechen 5 ebenfalls Aus nehmungen 16 vorgesehen. In diese tauchen die Tragelemente 2 mit Randberei chen ein, die durch umlaufende Rückstellungen 17 gebildet sind. Die Höhe dieser beidseitig umlaufenden Rückstellungen 17 ist jeweils mit der Dicke des Abdeckbleches 5 so abgestimmt, daß die Tragelemente 3 geringfügig, etwa auf einer Höhe von 0,02 mm, aus den Abdeckblechen 5 herausragen. Außerdem sind die Ausnehmungen 16 so gestaltet, daß ihre Breite in den Endbereichen größer ist, als in ihrem mittleren Abstützbereich. Dadurch sind die Tragelemente 2 um einen geringen Winkel schwenkbar, so daß ihre parallele Ausrichtung bei der Montage des Laufwagens 1 in der Führungsschiene 8 gesichert ist.

Um das selbsttätige Einstellen des Lagers zu erreichen, ist es mit Aufmaß ausge legt. Wenn der Laufwagen 1 in die Führungsschiene 8 geschoben wird, werden die Tragelemente 2 von den Wälzkörpern 4 nach innen gedrückt, bis sie im mittleren Abstützbereich der Abdeckbleche 5 zum Anliegen kommen. Um nun zu verhindern, daß infolge des Aufmaßes auf das Abdeckblech 5 große innere Kräfte übertragen werden, ist dessen innerer Steg durch einen Federschlitz 18 geteilt. Die beiden Teile des inneren Steges haben daher die Möglichkeit, nach innen federnd auszuweichen. Dadurch wird erreicht, daß zum einen die Wälz körper 4 immer unter Vorspannung stehen, zum anderen aber die inneren Kräfte in dem Abdeckblech 5 nicht zu groß werden. Die Endmontage des Laufwagens 1 erfolgt durch Vernieten der Abdeckbleche 5 mit den Endstücken 6. Hierfür sind in den Endstücken 6 Bohrungen 19 und in den Abdeckblechen 5 Senkun gen 20 vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Linearwälzlager ermöglicht infolge der im Querschnitt U-förmigen Führungsschiene 8 und des innenliegenden Laufwagens 1 eine sehr genaue Führung von geringen Lasten bei kleinstem Bauraum. Es wird vermie den, daß bei seiner Montage Teile zur Anwendung kommen, welche nur bei hohen Stückzahlen kostengünstig zu fertigen sind. Außerdem kann das Gewicht des Lagers gering gehalten werden, um höhere Beschleunigungen realisieren zu können. Zusätzlich wird erreicht, daß das Lager sich in seinem Lagerspiel durch das integrierte Federelement selbst einstellt.

Die Fig. 14 und 15 zeigen einen abgewandelten Laufwagen 21, der sich von dem bisher beschriebenen Laufwagen 1 nur dadurch unterscheidet, daß die Abdeckbleche 22 in den stirnseitigen Endbereichen umgebogen sind, so daß hier auf Endstücke verzichtet werden kann. Die Abdeckbleche 22 können bei der Montage entweder mit Rundkopfnieten 23, oder mit Hohlnieten, oder mit Schrauben und Muttern an der Leitplatte 3 befestigt werden, oder die Befesti gung erfolgt durch Verschweißen.

Die im Querschnitt U-förmige Führungsschiene 8 des Linearwälzlagers weist an den Innenseiten ihrer U-Schenkel Laufrillen 24 auf, welche die Laufbahnen für die Wälzkörper 4 bilden. Jeder Laufrille 24 ist in der Führungsschiene 8 eine Führungsnut 25 zugeordnet, in welcher jeweils der benachbarte Rückhaltesteg 10 der Leitplatte 3 beim Einsetzen des Laufwagens 1 läuft. Das zusammen gesetzte Lager ist in Fig. 12 im Querschnitt dargestellt. Bei dem in Fig. 13 im Querschnitt dargestellen abgewandelten Linearwälzlager werden die Laufbahnen der Führungsschiene 26 für die Wälzkörper 4 nicht unmittelbar von den Laufril len, sondern von dort eingelegten zusätzlichen Laufdrähten 27 gebildet. Der Grundkörper der Führungsschiene 26 kann beispielsweise als ein kostengün stiges Aluminiumprofil ausgeführt werden.

Die Tragelemente 2 des Laufwagens 1, 21 werden beim Einsetzen in die Füh rungsschiene 8, 26 federnd nach innen geschoben. Dadurch wird eine Selbst einstellung des Lagers erreicht.

Bezugszeichenliste

1 Laufwagen
2 Tragelement
3 Leitplatte
4 Wälzkörper
5 Abdeckblech
6 Endstück
7 Laufrille
8 Führungsschiene
9 Ausnehmung
10 äußerer Rückhaltesteg
11 innerer Führungssteg
12 Umlenkfläche
13 Endbereich
14 Schlitz
15 Abstützkante
16 Ausnehmung
17 umlaufende Rückstellung
18 Federschlitz
19 Bohrung
20 Senkung
21 Laufwagen
22 Abdeckblech
23 Rundkopfniet
24 Laufrille
25 Führungsnut
26 Führungsschiene
27 Laufdraht

Claims

1. Linearwälzlager mit einer U-förmigen Führungsschiene, an deren Innenseite an den U-Schenkeln in Schienenlängsrichtung verlaufende Laufrillen angeordnet sind, an welchen sich Wälzkörper eines innerhalb der Führungsschiene ver schiebbaren Laufwagens abstützen und dort während des Verschiebens des Laufwagens abrollen, wobei die Wälzkörper in dem Laufwagen zwei endlose Umläufe bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wälzkörperumläufe des Laufwagens (1, 21) von zwei mit Laufrillen (7) versehenen Tragelementen (2) und einer gemeinsamen Leitplatte (3) mit zwei durchgehenden inneren Ausnehmungen (9) gebildet sind, in welchen die Tragelemente (2) und die Wälzkörper (4) eingesetzt sind.

2. Linearwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitplatte (3) die beiden durchgehenden Ausnehmungen (9) von zwei äußeren Rückhaltestegen (10), einem gemeinsamen inneren Führungssteg (11) und jeweils zwei Umlenkflächen (12) für die Wälzkörper (4) begrenzt sind.

3. Linearwälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führungsschiene (8, 26) jeder Laufrille (24) für die Wälzkörper (4) eine Füh rungsnut (25) zugeordnet ist, in welcher ein Rückhaltesteg (10) der Leitplatte (3) beim Verfahren läuft.

4. Linearwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Laufwagens (1, 21) zwei die Tragelemente (2) mit den Wälzkörpern (4) haltende Abdeckbleche (5, 22) an der Leitplatte (3) befestigt sind.

5. Linearwälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in stirnseiti gen Ausnehmungen der Leitplatte (3) zwei Endstücke (6) eingesetzt sind, über welche die Leitplatte (3) mit den Abdeckblechen (5) verbunden ist.

6. Linearwälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die End stücke (6) geradlinige Schlitze (14) zur Aufnahme der Endbereiche (13) der Leitplatte (3) aufweisen.

7. Linearwälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeck bleche (5, 22) zur teilweisen Aufnahme und zur Fixierung der Tragelemente (2) durchgehende Ausnehmungen (16) aufweisen, welche sich in Längsrichtung des Laufwagens (1, 21) erstrecken.

8. Linearwälzlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Tragelement (2) zu beiden Seiten seiner Laufrille (7) Einsteckbereiche für die Ausnehmungen (16) der Abdeckbleche (5, 22) aufweist, die durch umlaufende Rückstellungen (17) der Tragelemente (2) gebildet sind.

9. Linearwälzlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Aus nehmung (16) eines Abdeckblechs (5, 22) in ihren Endbereichen eine größere Breite aufweist, als im mittleren Abstützbereich des Abdeckblechs (5, 22) für die Tragelemente (2).

10. Linearwälzlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Abdeckblech (5, 22) zwischen den beiden Ausnehmungen (16) ein paralleler durchgehender Federschlitz (18) ausgebildet ist.