DE19901282C1 - Spritzgießwerkzeug zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs für ein Linearlager und Wälzlagerkäfig für ein Linearlager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießwerkzeug (1) zur Herstellung eines Käfigs (2, 11) für ein Linearlager (3), wobei im Käfig (2, 11) im montierten Zustand in Richtung seiner Längsachse (L) mehrere Wälzelemente (4) positioniert sind, mit zwei Werkzeughälften (5, 6), die jeweils Vorsprünge (7, 8) aufweisen, wobei die Vorsprünge (7, 8) während des Spritzgießprozesses in die Kavität (9) des Werkzeugs (1) hineinreichen und dort einen Teil einer Aufnahmetasche (10) für ein Wälzelement (4) ausbilden. Des weiteren betrifft die Erfindung einen Wälzlagerkäfig (2, 11) für ein Linearlager (3), durch den Wälzelemente (4, 13) nebeneinander positioniert und gehalten werden, wobei der Käfig (2, 11) mehrere Aufnahmetaschen (10) für die Aufnahme von Rollen (13) aufweist. Um den Spritzgießvorgang einfach und wirtschaftlich zu gestalten, ist das Spritzgießwerkzeug (1) erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Linearlagerkäfigs (2, 11) die Vorsprünge (7) mit der einen Werkzeughälfte (5) und die Vorsprünge (8) mit der anderen Werkzeughälfte (6) fest verbunden sind, wobei die Vorsprünge (7, 8) so ausgeformt sind, daß sie im Zusammenwirken bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug (1) Haltenasen (12) für die Wälzelemente (4) im Käfig (2, 11) ausbilden, und wobei die Haltenasen innerhalb des Basisumrisses des Käfigs (2) angebracht sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießwerkzeug zur Herstellung eines Käfigs für ein Linearlager, wobei im Käfig im montierten Zustand in Richtung seiner Längsachse mehrere Wälzelemente positioniert sind, mit zwei Werkzeughälften, die jeweils Vorsprünge aufweisen, wobei die Vorsprünge während des Spritzgießprozesses in die Kavität des Werkzeugs hineinreichen und dort einen Teil einer Aufnahmetasche für ein Wälzelement ausbilden.

Des weiteren betrifft die Erfindung einen Wälzlagerkäfig für ein Linearlager, durch den Wälzelemente nebeneinander positioniert und gehalten werden, wobei der Käfig mehrere Aufnahmetaschen für die Aufnahme von Wälzelementen aufweist und wobei der Käfig einteilig und mehrreihig oder als Kreuzrollenkäfig ausgebildet ist.

Spritzgießwerkzeuge zur Herstellung von Linearlagerkäfigen sowie Linearlagerkäfige nach der genannten Gattung sind bekannt. In der DE 36 35 261 A1 ist ein Wälzlagerkäfig aus einem spritzfähigen Werkstoff beschrieben, der einteilig aus einem endlosen, in einem Werkzeug abschnittsweise gespritzten Band besteht. Die Aussparungen für die Aufnahme von Wälzkörpern sind mit aus dem Käfig-Basisteil herausragenden Nasen versehen, die die in den Käfig eingesetzten Kugeln umgreifen und am Herausfallen aus dem Käfig hindern.

Eine ähnliche Ausgestaltung ist aus der DE 37 22 651 A1 bekannt. Auch hier weist das Basisteil des Käfigs Anformungen auf, die dazu vorgesehen sind, die eingesetzten Kugeln am Herausfallen zu hindern.

Die vorbekannten Käfige werden häufig einerseits in sehr langer einstückiger Ausgestaltung und andererseits für recht kleine und zwecks Erhöhung der Tragzahl zahlreiche Kugeln benötigt, so daß es beim Spritzgießen des Käfigs Probleme gibt:

Der in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzte thermoplastische Kunststoff muß die gesamte Formkavität füllen, was insbesondere bei Käfigen für kleine Kugeln zu Problemen führt, weil der Kunststoff zu schnell abkühlt und "einfriert" und somit die Nasen, die für die Kugelhalterung benötigt werden, nicht hinreichend genau ausgeformt werden. Leicht fließende Kunststoffe sind in der Regel sehr teuer und haben nicht die geforderte Elastizität (z. B. LCP (Liquid Cristal Polymer-Kunststoffe)).

Des weiteren sind auch mehrteilige Kreuzrollenkäfige bekannt, die jedoch durch zusätzliche Montage verbunden werden müssen. Dies bedeutet höhere Fertigungskosten durch Montagewerkzeuge sowie speziell geformte Schnappgestaltungen am Käfig. Die Schnappgestaltungen vergrößern auch die Teilung zwischen den Wälzkörpern und verringern dadurch die Tragzahl.

Zwar sind auch Blechkäfige bekannt, die herstellungsbedingt nicht mit diesen Problemen behaftet sind. Allerdings besteht bei denen der Nachteil darin, daß die Herstellkosten der Käfige relativ hoch sind, daß sie eine recht geringe Elastizität aufweisen und außerdem eine schlechtere Kugelführung als bei einem Kunststoffkäfig aufweisen.

Bekannte Spritzgießwerkzeuge für die Herstellung von Käfigen für Linearlager haben des weiteren den Nachteil, daß die Anformung von Haltenasen für die Wälzelemente häufig durch komplizierte Spritzgießwerkzeuge bewerkstelligt wird, die mit beweglichen Schieberelementen ausgestaltet sind. Dadurch läßt sich zwar die gewünschte Form sowohl der Haltenasen als auch der Anlaufflächen der Wälzkörper exakt ausbilden, jedoch ist das dafür notwendige Spritzgießwerkzeug kompliziert und somit teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spritzgießwerkzeug der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß es in der Lage ist, eine genaue Ausformung der Haltenasen sowie Anlaufflächen für die Wälzkörper zu bewerkstelligen. Dabei soll es jedoch einfacher als bekannte Spritzgießwerkzeuge aufgebaut sein und damit preiswerter hergestellt werden können. Ferner soll aufgabengemäß der Wälzlagerkäfig der eingangs genannten Gattung so weitergebildet werden, daß auch sehr lange Käfige, die insbesondere für die Aufnahme sehr kleiner Kugeln bzw. Rollen vorgesehen sind, produktionssicher und reproduzierbar erzeugt werden können, ohne daß sich die Spritzgießprobleme ergeben, die den vorbekannten Käfigen im Stand der Technik anhaften.

In Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

• - zur Herstellung eines einteiligen, mehrreihigen Käfigs (2) oder eines Kreuzrollenkäfigs (11) die einen Vorsprünge (7) mit der einen Werkzeughälfte (5) und die anderen Vorsprünge (8) mit der anderen Werkzeughälfte (6) fest verbunden sind,
• - wobei die Vorsprünge (7, 8) so ausgeformt sind, daß sie im Zusammenwirken bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug (1) Haltenasen (12) für die Wälzelemente (4) im Käfig (2, 11) ausbilden, und
• - wobei die Haltenasen (12) innerhalb des Basisumrisses des Käfigs (2) angebracht sind.

Wesentlich ist also, daß das Spritzgießwerkzeug so ausgebildet ist, daß mit ihm ein Linearlagerkäfig gespritzt werden kann, der Führungsflächen sowie Haltenasen für die einzelnen Wälzelemente aufweist, die jedoch nicht aus der Basisgeometrie des Käfigs herausragen (wie dies beispielsweise in der DE 36 35 261 A1 der Fall ist). Des weiteren wirken die Vorsprünge so zusammen, daß sie in der zusammenwirkenden Position die Aufnahmetaschen für die Wälzkörper bilden und dabei auch die notwendigen Haltenasen definieren.

Eine alternative Ausgestaltung des Spritzgießwerkzeugs, das sich für Linearlagerkäfige eignet, die mit Wälzelementen in Form von Rollen versehen sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß

• - zur Herstellung eines einteiligen Käfigs (2, 11) die einen Vorsprünge (7) mit der einen Werkzeughälfte (5) und die anderen Vorsprünge (8) mit der anderen Werkzeughälfte (6) fest verbunden sind,
• - wobei die Vorsprünge (7, 8) so ausgeformt sind, daß sie im Zusammenwirken bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug (1) Haltenasen (12) für die Rollen (13) im Käfig (2, 11) ausbilden,
• - wobei die Haltenasen (12) innerhalb des Basisumrisses des Käfigs (2) angebracht sind und
• - wobei die Vorsprünge (7, 8) an der Fläche (14), an der sie beigeschlossenem Spritzgießwerkzeug aneinanderliegen, unter einem Winkel größer als Null Grad zur Schließrichtung (R) des Spritzgießwerkzeugs (1) geteilt sind.

Gemäß dieser Ausgestaltung ist zusätzlich zu der zuerst genannten Lösungsvariante vorgesehen, daß die Vorsprünge an der Fläche, an der sie bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug zur Anlage kommen, über einen gewissen Anlagewinkel in Kontakt sind. Damit kann erreicht werden, daß die sphärische Ausbildung sowohl der Haltenasen als auch der Anlagefläche des Wälzkörpers am Käfig geteilt ausgebildet wird, wodurch es möglich wird, ein Spritzgießwerkzeug zu schaffen, das die weiter unten beschriebenen Vorteile aufweist.

Gemäß einer ersten Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Vorsprünge (7, 8) hinterschnittsfrei ausgebildet sind, so daß der Käfig (2, 11) nach dem Spritzgießprozeß frei entformbar ist. Auf diese Art und Weise wird erreicht, daß ein einfaches Entformen des fertig gespritzten Käfigs erfolgen kann, ohne auf die Elastizität des Käfigmaterials angewiesen zu sein.

Vorteilhafterweise ist das Spritzgießwerkzeug als Mehrfachform ausgebildet, so daß pro Spritzgießzyklus mindestens zwei Käfige (2, 11) hergestellt werden können.

Die exakte Ausformung der Käfiggeometrie im Inneren der Aufnahmetaschen für die Wälzkörper wird dadurch erleichtert, daß jeder Vorsprung (7, 8) einen ersten Abschnitt (15) zur Formung einer Haltenase (12), einen zweiten Abschnitt (16) zur Formung eines Wälzkörperabschnitts und einen dritten Abschnitt (17) zur Formung des restlichen Teils der Aufnahmetasche (10) aufweist. Weiterhin kann vorgesehen werden, daß die Vorsprünge (7, 8) jeweils die Hälfte einer Aufnahmetasche (10) für die Wälzelemente (4, 13) bilden.

Eine für die Herstellung des Spritzgießwerkzeugs erhebliche Vereinfachung ergibt sich dann, wenn vorgesehen wird, daß die Vorsprünge (7, 8) für die Ausbildung einer Vielzahl von in Längsrichtung (L) des Käfigs (2, 11) hintereinanderliegenden Aufnahmetaschen (10) für Wälzelemente (4, 13) durch jeweils eine Schiene (18, 19) ausgebildet werden, die jeweils von einer Werkzeughälfte (5, 6) getragen wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die jeweiligen Schienen (18, 19) der beiden Werkzeughälften (5, 6) geometrisch gleich ausgebildet sind. Als Weiterbildung ist hier vorgesehen, daß jede Werkzeughälfte (5, 6) mindestens zwei Schienen (18, 19) aufweist, um die Geometrie für einen mindestens zweireihigen Käfig (2) auszubilden.

Mit dieser Ausgestaltung ergibt sich die sehr vorteilhafte Möglichkeit, auf einfache Weise ein präzise arbeitendes Spritzgießwerkzeug zu schaffen. Die Vorsprünge, die für die Ausbildung der Aufnahmetaschen für die Wälzkörper benötigt werden, werden auf einer Schiene angeordnet. Diese kann fertigungstechnisch sehr leicht bearbeitet werden; insbesondere ist es möglich, beispielsweise durch Senkerodieren die Kontur der Vorsprünge und durch Schleifbearbeitung die Seitenflächen der Schienen bzw. der aufeinandertreffenden Flächen der Vorsprünge exakt auszuführen. Die so fertig bearbeitete Schiene wird dann in die jeweilige Werkzeughälfte des Spritzgießwerkzeugs eingesetzt und dort fixiert. Wenn zwei Vorsprünge jeweils die halbe Taschengeometrie definieren, wird es in sehr vorteilhafter Weise möglich, fertig bearbeitete Schienen durch einen Längsschnitt zu teilen und jeweils an den Werkzeughälften zu befestigen. Bei mehrreihigen Käfigen (beispielsweise bei zweireihigen Käfigen) kann vorgesehen werden, daß eine fertig bearbeitete Schiene in vier gleiche Teile geteilt wird, die dann jeweils zusammenwirkend an den Hälften des Spritzgießwerkzeugs befestigt werden. Durch entsprechenden axialen Versatz der Schienen kann des weiteren in sehr einfacher Weise das Spritzgießwerkzeug für die Fertigung von Kreuzrollenkäfigen hergestellt werden.

Hinsichtlich des Wälzlagerkäfigs wird die Aufgabe in Verbindung mit dem Oberbegriff der Patentansprüche 10 und 11 dadurch gelöst, daß der Käfig (2, 11) mit einem Spritzgießwerkzeug (1) hergestellt ist, beim dem ein Vorsprung (7), der während der Spritzgießprozesses in die Kavität (9) des Werkzeugs (1) hineinreicht und dort einen Teil einer Aufnahmetasche (10) für ein Wälzelement (4, 13) ausbildet, mit einer Werkzeughälfte (5) und ein weiterer Vorsprung (8) mit einer anderen Werkzeughälfte (6) fest verbunden sind, wobei die Vorsprünge (7, 8) so ausgeformt sind, daß sie im Zusammenwirken bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug (1) Haltenasen (12) für die Wälzelemente (4) im Käfig (2, 11) ausbilden und wobei die Haltenasen (12) innerhalb des Basisumrisses des Käfigs (2) angebracht sind und alternativ dazu, daß der Käfig (2) mit einem solchen Spritzgießwerkzeug (1) hergestellt ist, wobei die Vorsprünge (7, 8) an der Fläche (14), an der sie bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug (1) aneinanderliegen, unter einem Winkel größer als Null Grad zur Schließrichtung (R) des Spritzgießwerkzeugs geteilt sind.

Im Falle eines Kreuzrollenkäfigs ist dabei vorzusehen, daß jeweils zwei aufeinander folgende Rollen (13) um 90° gedreht angeordnet sind.

Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung für einen Wälzlagerkäfig für ein Linearlager ergibt sich dann, wenn der Käfig (2) einstückig ausgebildet ist und im Bereich der Aufnahmetaschen (10) eine lichte Breite (B) aufweist, die mindestens 50% des Durchmessers (D) der Wälzelemente (4) beträgt und daß der Käfig (2) in allen anderen Bereichen wesentlich weniger breit (b) als im Bereich der Aufnahmetaschen (10) ist.

Mit dieser Ausgestaltung wird erreicht, daß ein "Einfrieren" des thermoplastischen Kunststoffmaterials beim Spritzgießen erschwert wird, weil der Käfigrumpf recht dick und massiv ausgeführt ist; das thermoplastische Material erstarrt folglich nicht so leicht wie bei herkömmlichen Käfigen.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Breite (B) mindestens 60% des Durchmessers (D) der aufnehmenden Wälzelemente (4) beträgt. Ferner ergeben sich Vorteile, wenn vorgesehen wird, daß die Breite (b) des Käfigs (2) in allen anderen Bereichen als im Bereich der Aufnahmetaschen (10) höchstens 90% der Breite (B) des Käfigs (2) im Bereich der Aufnahmetaschen (10) beträgt.

Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, daß in den Bereichen der Aufnahmetaschen (10) des Käfigs (2) Haltenasen (12) für die Wälzelemente (4) integriert sind, die nicht aus dem Käfig (2) herausragen. Die erfindungsgemäßen Vorteile sind besonders dann nützlich, wenn die Länge (1) des Käfigs (2) mindestens das 30fache des Durchmessers (D) der aufzunehmenden Wälzelemente (4) beträgt.

Als Werkstoff für den Käfig kommt vorzugsweise spritzgießbares Material, insbesondere thermoplastisches Kunststoffmaterial, zum Einsatz. Der Wälzlagerkäfig kann so ausgebildet werden, daß in ihm mindestens zwei parallele Reihen von Aufnahmetaschen (10) für Wälzelemente (4) angeordnet sind (sogenannte mehrreihige Lager). Schließlich ist vorgesehen, daß die Aufnahmetaschen (10) für die Wälzelemente (4) für Kugeln ausgebildet sind, die einen Durchmesser (D) von weniger als 3 mm haben.

Die oben dargestellte erfindungsgemäße Lösung schafft ein Spritzgießwerkzeug für die Herstellung eines Linearlagerkäfigs, das auf besonders einfache Weise und damit preiswert hergestellt werden kann und trotzdem dafür Sorge trägt, daß die Käfiggeometrie einwandfrei ausgebildet wird; das gilt insbesondere für die Aufnahmetaschen der Wälzkörper, d. h. für die Anlagefläche der Wälzkörper am Käfig und die Haltenasen, die ein Herausfallen des Wälzkörpers aus dem Käfig verhindern.

Der vorgeschlagene Linearlagerkäfig weist den Vorteil auf, daß der Spritzgießvorgang in sehr stabiler und damit reproduzierbarer Weise erfolgen kann, da ein "Einfrieren" von Material erschwert ist. Damit können auch im Verhältnis zur Breite sehr lange Käfige einwandfrei spritzgegossen werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Linearlagerkäfig gemäß dem Stand der Technik im demontierten Zustand in perspektivischer Ansicht, in

Fig. 2 ist dieser Käfig montiert dargestellt.

Fig. 3 zeigt die Komponenten eines anderen Linearlagerkäfigs nach dem Stand der Technik im demontierten Zustand während in

Fig. 4 dieser Käfig montiert zu sehen ist. In

Fig. 5 ist schematisch die Seitenansicht eines geöffneten Spritzgießwerkzeugs mit dem sich dazwischen befindlichen gespritzten Linearlagerkäfig zu sehen,

Fig. 6 zeigt den so gespritzten Linearlagerkäfig in perspektivischer Ansicht.

Fig. 7 stellt die Seitenansicht eines Linearlagers dar, in das der Käfig gemäß Fig. 6 eingebaut wurde. In

Fig. 8 und Fig. 9 ist jeweils die Seitenansicht eines Spritzgießwerkzeugs in jeweils etwas variierter Ausführung zu sehen.

Fig. 10 stellt eine Schiene mit Vorsprüngen zum Einbau in ein Spritzgießwerkzeug dar, während

Fig. 11 zwei zusammenwirkende Schienen in perspektivischer Ansicht zeigt. Die

Fig. 12 und Fig. 13 stellen Schnitte durch die Ansicht gemäß Fig. 11 dar.

Fig. 14 zeigt die Detailansicht einer gespritzten Aufnahmetasche, in einem Linearlagerkäfig, in

Fig. 15 und Fig. 16 ist ein Kreuzrollenkäfig in perspektivischer Ansicht zu sehen.

Fig. 17 zeigt vier zusammenwirkende Schienen in perspektivischer Ansicht, in

Fig. 18 ist eine zu Fig. 5 analoge Seitenansicht eines geöffneten Spritzgießwerkzeugs erkennbar, in das die vier Schienen aus Fig. 7 eingebaut sind,

Fig. 19 zeigt die Seitenansicht eines Linearlagers, während

Fig. 20 den Käfig dieses Lagers in perspektivischer Ansicht zeigt.

Fig. 21 stellt einen Linearlagerkäfig in voller Länge dar.

In Fig. 1 ist ein Linearlagerkäfig gemäß dem Stand der Technik zu sehen. Der Kreuzrollenkäfig 11 weist Öffnungen für die Aufnahme von Rollen auf, wobei zwei aufeinander folgende Rollen jeweils um 90° versetzt angeordnet sind. Während Fig. 1 den Käfig in demontiertem Zustand zeigt, ist er in Fig. 2 montiert zu sehen. Die beiden in Fig. 1 zu sehenden Käfigteile werden verbunden, wozu entsprechende Klippstifte vorgesehen sind. Dadurch werden die Aufnahmetaschen 10 für die Wälzelemente sowie die Haltenasen 12 gebildet, die ein Herausfallen der Wälzelemente aus dem Käfig verhindern.

Eine alternative Käfigausführungsform gemäß dem Stand der Technik ist in den Fig. 3 und 4 zu sehen. Einzelne Aufnahmeelemente für eine einzelne Rolle werden spritzgegossen; zur Schaffung der gesamten Käfiganordnung wird eine Vielzahl solcher Einzelelemente, wie sie in Fig. 3 zu sehen sind, aneinandergeklippt. Fig. 4 zeigt den auf diese Art und Weise hergestellten Käfig 11. Die einzelnen Käfigelemente weisen auch wieder Haltenasen 12 auf, die ein Herausfallen des Wälzkörpers aus dem Käfigelement verhindern.

In Fig. 5 ist ein Spritzgießwerkzeug 1 in der Seitenansicht zu sehen. Es besteht aus zwei Werkzeughälften 5 und 6, die während des Spritzgießens an der Werkzeugtrennebene T aneinanderliegen. Die Schließbewegung des Spritzgießwerkzeugs 1 ist mit R gekennzeichnet.

Zum Spritzen des Käfigs 2 mit seinen Aufnahmetaschen 10 für Wälzkörper fahren beim Schließen des Werkzeugs Vorsprünge 7 und 8 zur Ausformung dieser Taschen 10 in die Kavität 9 des Werkzeugs. Im dargestellten Falle wird ein Käfig für ein zweireihiges Linearlager gespritzt, so daß jeweils zwei Vorsprünge 7 und 8 zum Einsatz kommen. Bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug 1 liegen die Vorsprünge 7 und 8 jeweils an der Anlagefläche 14 an und bilden damit die Aussparung, die im Käfig für das Wälzelement vorgesehen werden muß. Durch die Vorsprünge 7 bzw. 8 wird die gesamte innere Geometrie der Aufnahmetasche 10 definiert. Zu diesem Zweck weisen die Vorsprünge 7 und 8 jeweils drei aufeinanderfolgende Abschnitte 15, 16 und 17 auf, mit denen Teile der Aufnahmetasche gefertigt werden. Der erste Abschnitt 15 bestimmt dabei die Größe der Wälzkörperumschließung der Haltenase, die ein Herausfallen des Wälzkörpers aus der Aufnahmetasche 10 verhindert; der zweite Abschnitt 16 definiert die sphärische Form, an der der Wälzkörper am Käfig anliegen kann. Der Abschnitt 17 entspricht der Geometrie des Wälzkörpers, reicht vorteilhaft bis zur Mitte der Aufnahmetasche 10 und weist in einem Querschnitt parallel zur Werkzeugtrennebene z. B. eine Halbkreisform für Kugeln bzw. Viereckform für Rollen auf.

Der fertiggespritzte Käfig 2 ist in Fig. 6 zu sehen. Die Aufnahmetaschen 10 sind ausgebildet und mit ihnen auch die Haltenasen 12.

In Fig. 7 ist das montierte Linearlager in der Seitenansicht zu sehen. Der Käfig 2 ist mit Wälzelementen 4 bzw. Rollen 13 bestückt; der Käfig samt Wälzelementen ist zwischen zwei Lagerschienen 20 und 21 angeordnet, die sich damit relativ zueinander in axialer Richtung bewegen können.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine zur Fig. 5 ähnliche Darstellung des Spritzgießwerkzeugs. Besonders gut ist in Fig. 8 zu erkennen, daß die Vorsprünge 7 bzw. 8 so ausgeformt sind, daß sie in der Aufnahmetasche 10 das sphärische Profil für die Anlage einer Kugel im Wälzlagerkäfig definieren. Aus Fig. 9 geht hervor, daß die Vorsprünge 7 und 8 an ihrer gemeinsamen Anlagefläche unter einem gewissen Winkel zusammentreffen können. Hierdurch wird das Öffnen und Schließen des Spritzgießwerkzeugs erleichtert. Die Fig. 8 und 9 zeigen auch besonders gut, wie die beiden Vorsprünge 7 und 8 jeweils hälftig zusammenwirken, um die Aufnahmetasche 10 zu definieren.

Das Spritzgießwerkzeug 1 läßt sich fertigungstechnisch in besonders einfacher Weise ausführen, indem spezielle Schienen 18 und 19 verwendet werden, wie sie in den Fig. 10 bis 13 dargestellt sind. Eine Schiene 18 bzw. 19 weist eine Reihe beabstandeter Vorsprünge 7 bzw. 8 auf. Die Vorsprünge 7 bzw. 8 weisen die vorstehenden bereits erwähnten ersten, zweiten und dritten Abschnitte 15, 16 und 17 auf; diese Abschnitte definieren die innere Geometrie der Aufnahmetaschen des Käfigs.

Wenn vorgesehen wird, daß die Vorsprünge 7 bzw. 8 im Spritzgießwerkzeug so zusammenwirken, daß sie jeweils symmetrisch die Hälfte einer Aufnahmetasche bilden, ergibt sich in fertigungstechnisch sehr vorteilhafter Weise, daß eine Schiene, wie sie in Fig. 10 zu sehen ist, lediglich längs auseinander geschnitten werden muß, um dann als Schiene 18 bzw. 19 ins Spritzgießwerkzeug eingebaut werden zu können. Wie nämlich aus Fig. 11 hervorgeht, ergänzen sich die Vorsprünge 7 und 8 auf zwei sich gegenüberliegenden Schienen 18 und 19 in der Gestalt, daß die Taschengeometrie ausgebildet wird. Details hierzu sind den Fig. 12 und 13 zu entnehmen, die die in Fig. 11 markierten Schnitte A-A und B-B darstellen.

In Fig. 14 ist das Detail einer Aufnahmetasche 10 des Käfigs 2 bzw. 11 zu sehen. In die Figur sind auch alle verdeckten Linien gestrichelt eingezeichnet. Besonders gut ist zu erkennen, wie die Haltenasen 12 ausgebildet sind, die ein Herausfallen eines in den Käfig eingesetzten Wälzkörpers verhindern.

Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Spritzgießwerkzeug für die Fertigung von Kreuzrollenkäfigen für Linearlager eingesetzt werden. Ein solcher Kreuzrollenkäfig ist in den Fig. 15 und 16 zu sehen, wobei Fig. 15 einen Teilausschnitt des gesamten Käfigs, der in Fig. 16 zu sehen ist, darstellt. Der Käfig 11 weist in bekannter Weise Aufnahmetaschen 10 für die Wälzkörper auf. Die Haltenasen 12 sind durch die entsprechenden - in diesen Figuren nicht dargestellten - Vorsprünge 7 und 8 ausgebildet. Wie ersichtlich ist, ist der Käfig relativ massiv ausgeführt und weist entlang der Längsachse L einen relativ großen Querschnitt auf, wodurch verhindert wird, daß thermoplastische Schmelze vorzeitig "einfriert" und damit die Käfiggeometrie nur unzureichend ausgebildet ist.

Wie die Schienen 18 und 19 bei der Fertigung eines Kreuzrollenkäfigs zusammenwirken, geht aus Fig. 17 hervor. Vier geometrisch gleich ausgebildete Schienen wirken insgesamt zusammen, wobei der eine Schienensatz 18 wie auch der andere Schienensatz 19 - jeweils bestehend aus zwei einzelnen Schienen - aus zwei axial zueinander versetzt angeordneten Teilschienen besteht. Wie die Schienensätze 18 und 19 ins Spritzgießwerkzeug 1 montiert sind, geht aus Fig. 18 hervor. Der mit dieser Ausgestaltung spritzbare Kreuzrollenkäfig 11 ist in das geöffnete Spritzgießwerkzeug 1 eingezeichnet.

Das "Einfrieren" von thermoplastischer Schmelze beim Spritzen insbesondere langer Linearlagerkäfige, wird insbesondere durch die in Fig. 19 gezeigte Käfiggeometrie verhindert. In dieser Figur ist ein Linearlager 3 im Querschnitt zu sehen. Es weist zwei Lagerschienen 20 und 21 auf, zwischen denen Kugeln 4 in zwei parallelen Kugelreihen positioniert sind. Die Kugeln werden vom Käfig 2 im Abstand nebeneinander positioniert und gehalten. Die Kugeln weisen einen Durchmesser D auf. Im Käfig 2 sind Aufnahmetaschen 10 für die Aufnahme der Kugeln ausgebildet. Deutlich zu erkennen ist, daß der Käfig 2 im Aufnahmebereich der Kugeln 4 eine relativ große lichte Breite B aufweist, während er in allen anderen Bereichen weniger breit ausgebildet ist; diese Bereiche weisen lediglich eine lichte Breite b auf. Während vorgesehen ist, daß die Breite B mindestens 50% des Kugeldurchmessers D beträgt, soll die Breite b wiederum höchstens 90% der Breite B des Käfigs 2 betragen.

Mit dieser Ausgestaltung ist sichergestellt, daß das spritzgießfähige thermoplastische Kunststoffmaterial, das üblicherweise für die Herstellung von Linearlagerkäfigen verwendet wird, bei der Injektion in das Spritzgießwerkzeug nicht zu schnell "einfriert", da der Käfig 2 relativ kompakt und massiv ausgeführt ist.

In den Fig. 20 und 21 ist der so hergestellte Käfig 2 - ohne eingesetzte Kugeln - in perspektivischer Ansicht zu sehen. Wie am besten aus Fig. 20 zu erkennen ist, sind die Haltenasen 12 in die Aufnahmetaschen 10 integriert. Die Haltenasen 12 ragen nicht aus der Basisgeometrie des Käfigs 2 heraus (unter Basisgeometrie ist die Käfigkontur zu verstehen, wie sie sich ohne eingebrachte Aufnahmetaschen 10 ergeben würde). Die Nasen 12 können folglich beim Spritzgießen auch nicht so leicht "einfrieren"; auf diese Art und Weise wird sichergestellt, daß die Haltenasen 12 die exakte gewünschte Geometrie aufweisen.

Aus Fig. 21 geht gut hervor, daß der Käfig 2 in Relation zu seinen Breitenabmessungen eine sehr große Länge 1 hat. Dies illustriert die oben dargestellte Problematik beim Spritzgießen, denn bei konventionellem Einspritzen von thermoplastischer Kunststoffschmelze in ein Spritzgießwerkzeug käme es bei solch einer Geometrie unvermeidlich zum "Einfrieren" des Materials, wodurch eine vollständige Kavitätsfüllung verhindert wäre. Dies gilt besonders für solche Anspritzelemente, die aus der Basisgeometrie des Käfigs herausragen, wie es im Stand der Technik beschrieben ist.

Für die Fließfähigkeit des Kunststoffmaterials im Spritzgießwerkzeug ist das Längen-/Dickenverhältnis des Käfigs maßgeblich. Vergleicht man den im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 20 bzw. Fig. 21 dargestellten Käfig 2 mit konventionellen, dünneren Käfigen wird sofort ersichtlich, daß das Längen-Dickenverhältnis im dargestellten Fall sehr viel niedriger liegt und damit der Spritzgießvorgang unterstützt und erleichtert wird.

Wie insbesondere beim Vergleich des beispielsweise in Fig. 21 dargestellten Käfigs mit den in den Fig. 1 bis 4 (Stand der Technik) dargestellten Käfigausgestaltungen ersichtlich wird, besteht nunmehr die Möglichkeit, daß die Teilung der Rollen (Abstand der Wälzkörper voneinander) deutlich geringer wird, so daß es möglich ist, pro Längeneinheit des Käfigs mehr Wälzkörper unterzubringen. Dadurch erhöht sich in vorteilhafter Weise die Tragfähigkeit des Linearlagers.

Bezugszeichenliste

1

Spritzgießwerkzeug

2

Käfig

3

Linearlager

4

Wälzelemente

5

,

6

Werkzeughälften des Spritzgießwerkzeugs

7

,

8

Vorsprünge zur Ausformung von Aufnahmetaschen

9

Kavität des Werkzeugs

10

Aufnahmetasche

11

Kreuzrollenkäfig

12

Haltenasen

13

Rollen

14

Anlagefläche der Vorsprünge

7

,

8

15

erster Abschnitt des Vorsprungs

7

,

8

16

zweiter Abschnitt des Vorsprungs

7

,

8

17

dritter Abschnitt des Vorsprungs

7

,

8

18

,

19

Schienen

20

,

21

Lagerschienen
L Längsachse des Käfigs
R Richtung der Schließbewegung des Werkzeugs

1

T Werkzeugtrennebene
B lichte Breite des Käfigs im Bereich der Wälzelemente bzw. Taschen
b lichte Breite des Käfigs in allen anderen Bereichen als im Bereich der Taschen
D Durchmesser des Wälzelements (Kugeln)
l Länge des Käfigs

Claims (20)

1. Spritzgießwerkzeug (1) zur Herstellung eines Käfigs (2, 11) für ein Linearlager (3), wobei im Käfig (2, 11) im montierten Zustand in Richtung seiner Längsachse (L) mehrere Wälzelemente (4) positioniert sind,
mit zwei Werkzeughälften (5, 6), die jeweils Vorsprünge (7, 8) aufweisen,
wobei die Vorsprünge (7, 8) während des Spritzgießprozesses in die Kavität (9) des Werkzeugs (1) hineinreichen und dort einen Teil einer Aufnahmetasche (10) für ein Wälzelement (4) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, daß

• - zur Herstellung eines einteiligen, mehrreihigen Käfigs (2) oder eines Kreuzrollenkäfigs (11) die einen Vorsprünge (7) mit der einen Werkzeughälfte (5) und die anderen Vorsprünge (8) mit der anderen Werkzeughälfte (6) fest verbunden sind,
• - wobei die Vorsprünge (7, 8) so ausgeformt sind, daß sie im Zusammenwirken bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug (1) Haltenasen (12) für die Wälzelemente (4) im Käfig (2, 11) ausbilden, und
• - wobei die Haltenasen (12) innerhalb des Basisumrisses des Käfigs (2) angebracht sind.

2. Spritzgießwerkzeug (1) zur Herstellung eines Käfigs (2, 11) für ein Linearlager (3), wobei im Käfig (2, 11) im montierten Zustand in Richtung seiner Längsachse (L) mehrere Wälzelemente (4) in Form von Rollen (13) positioniert sind,
mit zwei Werkzeughälften (5, 6), die jeweils Vorsprünge (7, 8) aufweisen,
wobei die Vorsprünge (7, 8) während des Spritzgießprozesses in die Kavität (9) des Werkzeugs (1) hineinreichen und dort einen Teil einer Aufnahmetasche (10) für eine Rolle (13) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, daß

• - zur Herstellung eines einteiligen Käfigs (2, 11) die einen Vorsprünge (7) mit der einen Werkzeughälfte (5) und die anderen Vorsprünge (8) mit der anderen Werkzeughälfte (6) fest verbunden sind,
• - wobei die Vorsprünge (7, 8) so ausgeformt sind, daß sie im Zusammenwirken bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug (1) Haltenasen (12) für die Rollen (13) im Käfig (2, 11) ausbilden,
• - wobei die Haltenasen (12) innerhalb des Basisumrisses des Käfigs (2) angebracht sind und
• - wobei die Vorsprünge (7, 8) an der Fläche (14), an der sie bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug aneinanderliegen, unter einem Winkel größer als Null Grad zur Schließrichtung (R) des Spritzgießwerkzeugs (1) geteilt sind.

3. Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (7, 8) hinterschnittsfrei ausgebildet sind.

4. Spritzgießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Mehrfachform ausgebildet ist.

5. Spritzgießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (7, 8) einen ersten Abschnitt (15) zur Formung einer Haltenase (12), einen zweiten Abschnitt (16) zur Formung eines Wälzkörperabschnitts und einen dritten Abschnitt (17) zur Formung des restlichen Teils der Aufnahmetasche (10) aufweist.

6. Spritzgießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (7, 8) jeweils die Hälfte einer Aufnahmetasche (10) für die Wälzelemente (4, 13) bilden.

7. Spritzgießwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (7, 8) für die Ausbildung einer Vielzahl von in Längsrichtung (L) des Käfigs (2, 11) hintereinanderliegenden Aufnahmetaschen (10) für Wälzelemente (4, 13) durch jeweils eine Schiene (18, 19) ausgebildet werden, die jeweils von einer Werkzeughälfte (5, 6) getragen wird.

8. Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Schienen (18, 19) der beiden Werkzeughälften (5, 6) geometrisch gleich ausgebildet sind.

9. Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Werkzeughälfte (5, 6) mindestens zwei Schienen (18, 19) aufweist, um die Geometrie für einen mindestens zweireihigen Käfig (2) auszubilden.

10. Wälzlagerkäfig (2) für ein Linearlager (3), durch den Wälzelemente (4) nebeneinander positioniert und gehalten werden, wobei der Käfig (2) mehrere Aufnahmetaschen (10) für die Aufnahme von Wälzelementen (4) aufweist und wobei der Käfig einteilig und mehrreihig oder als Kreuzrollenkäfig (11) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (2, 11) mit einem Spritzgießwerkzeug (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, hergestellt ist, bei dem ein Vorsprung (7), der während des Spritzgießprozesses in die Kavität (9) des Werkzeugs (1) hineinreicht und dort einen Teil einer Aufnahmetasche (10) für ein Wälzelement (4, 13) ausbildet, mit einer Werkzeughälfte (5) und ein weiterer Vorsprung (8) mit einer anderen Werkzeughälfte (6) fest verbunden sind, wobei die Vorsprünge (7, 8) so ausgeformt sind, daß sie im Zusammenwirken bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug (1) Haltenasen (12) für die Wälzelemente (4) im Käfig (2, 11) ausbilden und wobei die Haltenasen (12) innerhalb des Basisumrisses des Käfigs (2) angebracht sind.

11. Wälzlagerkäfig (2, 11) für ein Linearlager (3), durch den Wälzelemente (4, 13) in Form von Rollen (13) nebeneinander positioniert und gehalten werden, wobei der Käfig (2, 11) mehrere Aufnahmetaschen (10) für die Aufnahme von Rollen (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (2) mit einem Spritzgießwerkzeug (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, hergestellt ist, bei dem ein Vorsprung (7), der während des Spritzgießprozesses in die Kavität (9) des Werkzeugs (1) hineinreicht und dort einen Teil einer Aufnahmetasche (10) für eine Rolle (13) ausbildet, mit einer Werkzeughälfte (5) und ein weiterer Vorsprung (8) mit einer anderen Werkzeughälfte (6) fest verbunden sind, wobei die Vorsprünge (7, 8) so ausgeformt sind, daß sie im Zusammenwirken bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug (1) Haltenasen (12) für die Rollen (13) im Käfig (2, 11) ausbilden, wobei die Haltenasen (12) innerhalb des Basisumrisses des Käfigs (2) angebracht sind und wobei die Vorsprünge (7, 8) an der Fläche (14), an der sie bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug (1) aneinanderliegen, unter einem Winkel größer als Null Grad zur Schließrichtung (R) des Spritzgießwerkzeugs geteilt sind.

12. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (11) als Kreuzrollenkäfig ausgeführt ist, wobei jeweils zwei aufeinanderfolgende Rollen (13) um 90 Grad gedreht angeordnet sind.

13. Wälzlagerkäfig (2) für ein Linearlager (3), durch den Wälzelemente (4) nebeneinander positioniert und gehalten werden, wobei der Käfig (2) mehrere Aufnahmetaschen (10) für die Aufnahme von Wälzelementen (4) aufweist, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (2) einstückig ausgebildet ist und im Bereich der Aufnahmetaschen (10) eine lichte Breite (B) aufweist, die mindestens 50% des Durchmessers (D) der Wälzelemente (4) beträgt, und daß der Käfig (2) in allen anderen Bereichen wesentlich weniger breit (b) als im Bereich der Aufnahmetaschen (10) ist.

14. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (B) mindestens 60% des Durchmessers (D) der aufnehmenden Wälzelemente (4) beträgt.

15. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) des Käfigs (2) in allen anderen Bereichen als im Bereich der Aufnahmetaschen (10) höchstens 90% der Breite (B) des Käfigs (2) im Bereich der Aufnahmetaschen (10) beträgt.

16. Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereichen der Aufnahmetaschen (10) des Käfigs (2) Haltenasen (12) für die Wälzelemente (4) integriert sind, die nicht aus dem Käfig (2) herausragen.

17. Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (1) des Käfigs (2) mindestens das 30fache des Durchmessers (D) der aufzunehmenden Wälzelemente (4) beträgt.

18. Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß er aus spritzgegossenem Material, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoffmaterial, besteht.

19. Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in ihm mindestens zwei parallele Reihen von Aufnahmetaschen (10) für Wälzelemente (4) angeordnet sind.

20. Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmetaschen (10) für die Wälzelemente (4) für Kugeln ausgebildet sind, die einen Durchmesser (D) von weniger als 3 mm haben.